11  [세부영역 23] 기능성 식품·바이오소재

11.1 세부영역 23 개요

기능성 식품 및 천연물 기반 바이오소재 개발

이 세부영역은 식품, 천연물, 미생물 등을 활용한 기능성 소재 및 바이오연료 개발 기술을 포괄한다. 주요 연구 분야는 다음과 같다. 첫째, 식품 유화 및 전달 시스템 기술로, 나노유화, 피커링 유화 등을 통해 기능성 성분의 안정성과 생체이용률을 향상시킨다. 둘째, 미세조류 기반 바이오연료 생산 기술로, 지속가능한 에너지원 확보와 환경오염 저감을 목표로 한다. 셋째, 버섯 다당체 연구로, 면역 조절, 항산화, 항암 등의 생리활성을 활용한 기능성 소재 개발을 진행한다. 넷째, 커큐민 나노제형 기술로, 생체이용률 향상을 위한 나노입자 개발 및 표적 전달 시스템 연구를 수행한다. 다섯째, 식품 단백질 유래 생리활성 펩타이드 연구로, 항산화, 항고혈압 등의 효과를 가진 기능성 소재를 개발한다. 여섯째, 해조류 유래 생리활성 물질 개발로, 폴리페놀, 다당류 등을 이용한 기능성 식품 및 의약품 소재 연구를 진행한다. 일곱째, 미생물 유래 바이오연료 생산 기술로, 지방산 축적 미생물을 이용한 바이오디젤 생산을 연구한다. 여덟째, 펙틴 추출 및 응용 기술로, 식품, 의료, 산업 분야에서의 다기능성 활용을 목표로 한다. 아홉째, 식용 및 사료용 곤충 활용 기술로, 지속가능한 단백질 공급원 개발을 추진한다. 열째, 석류, 사프란, 슈퍼푸드 등의 천연물 유래 생리활성 물질 연구로, 만성질환 예방 및 치료 효과를 탐구한다. 열한째, 플라보노이드 기반 항암 치료 기술로, 천연 폴리페놀 화합물을 이용한 암 예방 및 치료 전략을 개발한다. 이러한 연구들은 지속가능성, 건강 증진, 환경 보호 등의 사회적 요구에 부응하며, 다양한 산업 분야에서 활용 가능한 혁신적인 바이오소재 개발을 목표로 한다.

11.2 세부영역 23 하위 아이템 목록

세부영역 23: 기능성 식품 및 천연물 기반 바이오소재 개발

• 총괄 연계표 확인은 Section 1.3 절로 이동

11.3 세부영역 23 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	meso 내부 평균	meso 간 평균	비교
지표 종합점수	79.53	83.11

비교 기준

• meso 내부평균은 특정 세부영역(meso)에 속한 클러스터별 지표 값의 평균(A)
• meso 간 평균은 meso 단위로 계산한 평균 값(A)들의 평균(B)
• 비교는 해당 meso의 A값과 전체 meso로 산출한 B값을 대상으로 함

성장성
지표명	meso 내부 평균	meso 간 평균	비교
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	0.78	0.91
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	0.60	0.91
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	2.39	6.21
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	9.16	10.83
신규성 (가중 평균년도)	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	12.73	17.11
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	29.60	32.86

영향력
지표명	meso 내부 평균	meso 간 평균	비교
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	16.16	17.33
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	14.04	15.28

융합성
지표명	meso 내부 평균	meso 간 평균	비교
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	2.93	2.30
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	2.41	2.16
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	7,671.00	14,281.14

산업연계성
지표명	meso 내부 평균	meso 간 평균	비교
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	13.49	12.52
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	6.61	8.07
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	7.58	6.03
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	2.90	2.71

투자기반성
지표명	meso 내부 평균	meso 간 평균	비교
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	79.61	202.04
연계과제수 (2017-2021)	194.12	276.60

한국 연구기반·수준
지표명	meso 내부 평균	meso 간 평균	비교
한국 점유율 (2006-2021)	5.65	5.48
한국 점유율 (2017-2021)	4.70	5.38
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	13.37	14.40
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	13.51	13.59

11.4 세부영역 23 하위 아이템 리포트

11.4.1 식품 유화 및 전달 시스템 기술 개발

11.4.1.1 기술 리포트

구분	아이템 이름
cluster_id	171
기술명(국문)	식품 유화 및 전달 시스템 기술 개발
기술명(영문)	Development of Food Emulsion and Delivery Systems Technology
기술명 상세 (국문)	기능성 식품 소재의 안정성 및 생체이용률 향상을 위한 첨단 유화 및 나노전달 시스템 기술 개발
기술명 상세 (영문)	Advanced Emulsion and Nanodelivery System Technology Development for Improving Stability and Bioavailability of Functional Food Ingredients

정의 및 개념
식품 유화 및 전달 시스템 기술은 식품 내 기능성 성분의 안정성, 생체이용률, 그리고 기능성을 향상시키기 위한 기술이다. 이 기술은 유화제, 나노입자, 하이드로겔 등을 이용하여 oil-in-water 또는 water-in-oil 유화물을 형성하고, 이를 통해 지용성 및 수용성 생리활성 물질을 효과적으로 전달하는 것을 목표로 한다. 주요 세부기술로는 나노유화(nanoemulsion), 피커링 유화(Pickering emulsion), 고내상 유화(high internal phase emulsion, HIPE), 다중 유화(multiple emulsion) 등이 있으며, 이들은 식품의 텍스처, 안정성, 영양가를 개선하는 데 활용된다.

필요성

식품 유화 및 전달 시스템 기술 개발의 필요성은 다음과 같다. 첫째, 건강에 대한 소비자 관심 증가로 기능성 식품 수요가 늘어나고 있어, 이에 부응하는 효과적인 전달 시스템이 필요하다. 둘째, 많은 기능성 성분들이 낮은 용해도, 불안정성, 낮은 생체이용률 등의 문제를 가지고 있어 이를 개선할 기술이 요구된다. 셋째, 식품 산업에서 지속가능성과 천연 원료 사용에 대한 요구가 증가하고 있어, 이에 부합하는 새로운 유화 및 전달 시스템 개발이 필요하다. 넷째, 식품의 질감, 맛, 영양가를 동시에 개선할 수 있는 다기능성 시스템에 대한 수요가 증가하고 있다. 다섯째, 나노기술의 발전으로 더욱 정교하고 효과적인 전달 시스템 개발이 가능해졌다. 이러한 배경에서 식품 유화 및 전달 시스템 기술은 현재 식품 과학 분야에서 주목받고 있는 연구 주제이다.

최신 동향

식품 유화 및 전달 시스템 분야의 최신 연구 동향은 다음과 같다. 첫째, 식물성 단백질을 이용한 피커링 유화 안정화 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 콩 단백질, 완두콩 단백질 등을 이용한 연구가 주목받고 있으며, 이는 지속가능성과 알레르기 저감 효과 때문이다. 둘째, 고내상 유화(HIPE) 기술이 발전하고 있으며, 이를 통해 저지방 식품 개발 및 3D 프린팅 식품 제조 등에 활용되고 있다. 셋째, 다중 유화 시스템을 이용한 복합 기능성 성분의 동시 전달 연구가 증가하고 있다. 넷째, 초음파, 고압 균질화 등의 물리적 처리 기술을 활용한 나노유화 제조 방법이 개선되고 있다. 다섯째, 폴리페놀, 카로티노이드 등 기능성 성분의 생체이용률 향상을 위한 나노전달 시스템 연구가 활발히 진행되고 있다. 여섯째, 식품 유화의 소화 및 흡수 메커니즘에 대한 이해를 바탕으로 한 맞춤형 전달 시스템 설계 연구가 증가하고 있다.

연구 목표

❏ 과제명: 식물성 단백질 기반 피커링 유화 안정화 기술 개발 ❏ 연구내용: 다양한 식물성 단백질의 피커링 유화 안정화 능력을 평가하고, 단백질 구조 변형을 통한 안정성 향상 방법을 연구한다. 또한, 식물성 단백질과 다당류의 복합체를 이용한 피커링 유화 시스템을 개발한다. ❏ 과제명: 고내상 유화(HIPE) 기반 저지방 식품 개발 ❏ 연구내용: 다양한 유화제와 안정화제를 이용한 HIPE 제조 기술을 최적화하고, 이를 활용한 저지방 식품 개발 및 품질 평가를 수행한다. 또한, HIPE의 레올로지 특성과 식감 간의 상관관계를 연구한다. ❏ 과제명: 나노유화 기반 기능성 성분 전달 시스템 개발 ❏ 연구내용: 초음파, 고압 균질화 등의 물리적 처리 기술을 최적화하여 나노유화 제조 효율을 향상시킨다. 또한, 나노유화를 이용한 지용성 비타민, 카로티노이드 등의 생체이용률 향상 효과를 평가한다. ❏ 과제명: 다중 유화 시스템을 이용한 복합 기능성 성분 동시 전달 기술 개발 ❏ 연구내용: 수용성 및 지용성 기능성 성분을 동시에 전달할 수 있는 안정적인 다중 유화 시스템을 설계한다. 또한, 다중 유화 시스템의 소화 및 흡수 특성을 평가하고 이를 최적화한다. ❏ 과제명: 식품 유화 시스템의 소화 및 흡수 메커니즘 규명 ❏ 연구내용: 다양한 유화 시스템의 위장관 내 거동을 실험 환경 (in vitro) 및 생체 내 (in vivo) 모델을 통해 평가한다. 또한, 유화 시스템의 구조적 특성과 소화 및 흡수 효율 간의 상관관계를 규명한다. ❏ 과제명: 3D 프린팅 식품용 유화 젤 개발 ❏ 연구내용: 3D 프린팅에 적합한 레올로지 특성을 가진 유화 젤 formulation을 개발한다. 또한, 유화 젤의 프린팅 정확도, 안정성, 식감 등을 평가하고 최적화한다.

도전할 기술 영역 또는 복합 난제

식품 유화 및 전달 시스템 기술 개발에 있어 다음과 같은 기술적 난제와 한계점이 존재한다. 첫째, 식물성 단백질을 이용한 피커링 유화의 경우, 단백질의 낮은 용해도와 불안정한 계면 흡착 특성으로 인해 장기 안정성 확보가 어렵다. 둘째, 나노유화 시스템의 경우, 나노 크기의 입자로 인한 잠재적 독성 우려와 규제 문제가 존재한다. 셋째, 고내상 유화(HIPE)의 경우, 높은 점도로 인한 가공 및 응용의 어려움이 있다. 넷째, 다중 유화 시스템은 열역학적 불안정성으로 인해 장기 보존이 어렵다. 다섯째, 기능성 성분의 생체이용률 향상을 위한 나노전달 시스템 개발에 있어, in vitro와 생체 내 (in vivo) 결과 간의 상관관계 부족으로 실제 효과 예측이 어렵다. 여섯째, 3D 프린팅용 식품 유화 젤 개발에 있어, 프린팅 정확도와 식감 간의 trade-off 관계로 인해 최적화가 어렵다. 일곱째, 천연 유화제 및 안정화제의 경우, 합성 물질에 비해 성능이 떨어지는 경우가 많아 이를 개선할 필요가 있다.

도전 극복 방향

식품 유화 및 전달 시스템 기술의 도전 과제를 극복하기 위한 방향은 다음과 같다. 첫째, 식물성 단백질의 피커링 유화 안정화 능력 향상을 위해 효소 처리, 열처리 등의 물리화학적 변형 기술을 개발하고, 다당류와의 복합체 형성을 통한 시너지 효과를 연구한다. 둘째, 나노유화 시스템의 안전성 평가를 위한 표준화된 프로토콜을 개발하고, 생체 내 거동에 대한 장기 연구를 수행한다. 셋째, 고내상 유화(HIPE)의 가공성 향상을 위해 전단 박화(shear-thinning) 특성을 가진 유화제 개발 및 공정 최적화 연구를 수행한다. 넷째, 다중 유화 시스템의 안정성 향상을 위해 계면 공학 기술을 적용하고, 생분해성 고분자를 이용한 캡슐화 기술을 개발한다. 다섯째, 실험 환경 (in vitro) 소화 모델의 정확도를 높이기 위해 인체 장내 미생물 환경을 모사한 모델을 개발하고, 생체 내 (in vivo) 연구와의 상관관계를 체계적으로 분석한다. 여섯째, 3D 프린팅용 식품 유화 젤 개발에 있어 레올로지 특성과 식감 간의 상관관계를 정량화하고, 이를 바탕으로 한 최적화 알고리즘을 개발한다. 일곱째, 천연 유화제 및 안정화제의 성능 향상을 위해 효소 처리, 발효 등의 생물학적 변형 기술을 적용하고, 시너지 효과를 가진 복합 시스템을 개발한다.

예상 성과물
식품 유화 및 전달 시스템 기술 개발을 통해 다음과 같은 성과물이 예상된다. 첫째, 식물성 단백질 기반의 고안정성 피커링 유화 제조 기술. 둘째, 저지방 식품용 고내상 유화(HIPE) 제조 및 응용 기술. 셋째, 기능성 성분의 생체이용률을 향상시킨 나노유화 전달 시스템. 넷째, 복합 기능성 성분의 동시 전달이 가능한 다중 유화 시스템. 다섯째, 식품 유화의 소화 및 흡수 특성 예측 모델. 여섯째, 3D 프린팅용 식품 유화 젤 formulation 및 제조 기술. 이러한 성과물들은 기능성 식품, 저지방 식품, 맞춤형 영양 식품, 3D 프린팅 식품 등 다양한 식품 산업 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

기대 효과

❏ 과학기술 측면: 식품 유화 및 전달 시스템 기술 개발을 통해 다음과 같은 과학 기술적 기대 효과가 예상된다. 첫째, 식품 콜로이드 과학의 발전으로 식품 구조-기능 관계에 대한 이해가 깊어질 것이다. 둘째, 나노기술과 식품과학의 융합을 통해 새로운 학문 분야가 창출될 수 있다. 셋째, 식품 소화 및 흡수 메커니즘에 대한 이해가 증진되어 맞춤형 영양 설계가 가능해질 것이다. 넷째, 3D 프린팅 기술과 식품 공학의 결합으로 식품 제조 공정의 혁신이 일어날 수 있다. 다섯째, 천연 유화제 및 안정화제 개발을 통해 식품 첨가물 분야의 기술 혁신이 이루어질 것이다. 여섯째, 실험 환경 (in vitro) 소화 모델의 발전으로 식품 기능성 평가의 정확도가 향상될 것이다. 일곱째, 식품 유화 시스템의 레올로지 특성에 대한 이해가 깊어져 식감 제어 기술이 발전할 것이다. ❏ 경제·사회 측면: 식품 유화 및 전달 시스템 기술 개발은 다음과 같은 경제 사회적 기대 효과를 가져올 것으로 예상된다. 첫째, 기능성 식품 시장의 확대로 식품 산업의 부가가치가 증대될 것이다. 둘째, 저지방, 저칼로리 식품의 품질 향상으로 비만 등 만성질환 예방에 기여할 수 있다. 셋째, 식물성 단백질 기반 유화 시스템 개발로 지속가능한 식품 생산에 기여할 수 있다. 넷째, 나노전달 시스템을 통한 영양소 생체이용률 향상으로 영양 불균형 문제 해결에 도움이 될 수 있다. 다섯째, 3D 프린팅 식품 기술 발전으로 개인 맞춤형 식품 산업이 성장할 수 있다. 여섯째, 천연 유화제 및 안정화제 개발로 친환경 식품 첨가물 시장이 확대될 것이다. 일곱째, 식품 유화 기술의 발전으로 식품의 질감과 맛이 개선되어 소비자 만족도가 향상될 것이다.

구분	키워드
국문	식품 유화, 나노유화, 피커링 유화, 고내상 유화, 다중 유화, 나노전달 시스템, 기능성 식품, 식물성 단백질, 3D 프린팅 식품, 생체이용률
영문	Food emulsion, Nanoemulsion, Pickering emulsion, High internal phase emulsion, HIPE, Nanodelivery system, Functional food, Plant protein, 3D printed food, Bioavailability

핵심문헌 목록
2012-2023년도 출판 문헌 중 고피인용문헌 상위 10선
번호	출판년도	피인용수	저자	제목	출처	DOI
1	2014	3445	Minekus, M et al.	A standardised static in vitro digestion method suitable for food - an international consensus	Food & Function	10.1039/c3fo60702j
2	2019	1701	Brodkorb, A et al.	INFOGEST static in vitro simulation of gastrointestinal food digestion	Nature Protocols	10.1038/s41596-018-0119-1
3	2013	840	Ozdal, T et al.	A review on protein-phenolic interactions and associated changes	Food Research International	10.1016/j.foodres.2013.02.009
4	2014	665	Nishinari, K et al.	Soy proteins: A review on composition, aggregation and emulsification	Food Hydrocolloids	10.1016/j.foodhyd.2014.01.013
5	2012	596	Elzoghby, AO et al.	Protein-based nanocarriers as promising drug and gene delivery systems	Journal of Controlled Release	10.1016/j.jconrel.2012.04.036
6	2016	590	McClements, DJ and Gumus, CE	Natural emulsifiers - Biosurfactants, phospholipids, biopolymers, and colloidal particles: Molecular and physicochemical basis of functional performance	Advances in Colloid And Interface Science	10.1016/j.cis.2016.03.002
7	2018	564	McClements, DJ and Jafari, SM	Improving emulsion formation, stability and performance using mixed emulsifiers: A review	Advances in Colloid And Interface Science	10.1016/j.cis.2017.12.001
8	2013	560	Lam, RSH and Nickerson, MT	Food proteins: A review on their emulsifying properties using a structure-function approach	Food Chemistry	10.1016/j.foodchem.2013.04.038
9	2012	559	Le Bourvellec, C and Renard, CMGC	Interactions between Polyphenols and Macromolecules: Quantification Methods and Mechanisms	Critical Reviews in Food Science And Nutrition	10.1080/10408398.2010.499808
10	2013	556	Hu, H et al.	Effects of ultrasound on structural and physical properties of soy protein isolate (SPI) dispersions	Food Hydrocolloids	10.1016/j.foodhyd.2012.08.001

11.4.1.2 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
지표 종합점수	78.00	Q1	79.53	83.13

비교 기준

• 전체(4215개) 5분위 구간은 클러스터 선별을 위한 점수부여를 위해 라이덴 클러스터 전체 4215개 기준의 5분위 등급
• 소속 meso 내부 평균은 해당 클러스터가 속한 세부 영역(meso) 단위에서 산출한 각 클러스터 지표값의 평균 (A)
• 선별(371개)간 평균은 선별된 371개 클러스터들의 해당 지표값 평균 (B)
• 비교 meso 내부평균은 해당 클러스터 지표값과 A를 대상으로 함
• 비교 선별(371개)평균은 해당 클러스터 지표값과 B를 대상으로 함

성장성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	1.00	S1	0.78	0.90
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	0.99	S1	0.60	0.88
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	7.90	Q1	2.39	5.06
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	23.57	Q1	9.16	11.16
신규성 (가중 평균년도)	2,015.13	Q2	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	7.45	Q2	12.73	17.32
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	24.41	Q2	29.60	32.50

영향력
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	19.71	Q1	16.16	18.17
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	21.07	Q1	14.04	15.83

융합성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	1.90	Q4	2.93	2.39
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	1.96	Q4	2.41	2.12
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	10,279.00	Q2	7,671.00	14,084.82

산업연계성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	12.93	Q2	13.49	13.49
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	6.76	Q1	6.61	8.33
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	9.44	Q1	7.58	5.96
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	3.30	Q1	2.90	2.54

투자기반성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	37.72	Q2	79.61	185.36
연계과제수 (2017-2021)	112.00	Q2	194.12	297.65

한국 연구기반·수준
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
한국 점유율 (2006-2021)	2.03	Q4	5.65	5.41
한국 점유율 (2017-2021)	1.66	Q4	4.70	5.34
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	10.04	Q3	13.37	15.50
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	13.29	Q3	13.51	14.46

11.4.2 미세조류 기반 차세대 바이오연료 생산 기술

11.4.2.1 기술 리포트

구분	아이템 이름
cluster_id	324
기술명(국문)	미세조류 기반 차세대 바이오연료 생산 기술
기술명(영문)	Next-generation Biofuel Production Technology Based on Microalgae
기술명 상세 (국문)	미세조류 바이오매스를 활용한 지속가능한 바이오연료 생산 및 환경오염 저감 기술 개발
기술명 상세 (영문)	Development of Sustainable Biofuel Production and Environmental Pollution Reduction Technology Using Microalgal Biomass

정의 및 개념
미세조류 기반 바이오연료 생산 기술은 광합성을 통해 이산화탄소를 흡수하고 지질을 축적하는 미세조류의 특성을 활용하여 바이오디젤, 바이오에탄올, 바이오수소 등의 재생 에너지를 생산하는 기술이다. 이 기술은 미세조류 배양, 수확, 지질 추출, 그리고 바이오연료 전환 과정을 포함하며, 동시에 폐수 처리와 이산화탄소 저감 효과도 얻을 수 있다.

필요성
미세조류 기반 바이오연료 생산 기술의 필요성은 다음과 같다. 첫째, 화석연료 고갈과 기후변화 대응을 위한 지속가능한 에너지원 확보가 시급하다. 둘째, 식량 생산과 경쟁하지 않는 비식용 바이오매스 자원 활용이 필요하다. 셋째, 환경오염 저감과 자원 순환 경제 실현을 위한 친환경적 기술 개발이 요구된다. 넷째, 미세조류의 높은 생산성과 다양한 부가가치 물질 생산 가능성으로 인해 경제성 있는 바이오 리파이너리 구축이 가능하다.

최신 동향
미세조류 기반 바이오연료 생산 기술의 최신 연구동향은 다음과 같다. 첫째, 유전자 조작 및 대사공학을 통한 고지질 함량 미세조류 개발이 활발히 진행되고 있다. 둘째, 폐수 처리와 연계한 미세조류-박테리아 공생 시스템 연구가 주목받고 있다. 셋째, 광생물반응기 설계 최적화와 스마트 배양 시스템 개발이 이루어지고 있다. 넷째, 저비용 고효율 수확 및 추출 기술 개발에 집중하고 있다. 다섯째, 바이오리파이너리 개념을 적용한 통합 공정 개발 및 경제성 평가 연구가 진행 중이다.

연구 목표

❏ 과제명: 고지질 함량 미세조류 균주 개발 ❏ 연구내용: 유전자 편집 기술을 활용하여 지질 생합성 경로를 강화하고 광합성 효율을 높인 미세조류 균주를 개발한다. 이를 통해 바이오연료 생산성을 이상 향상시키는 것을 목표로 한다. ❏ 과제명: 미세조류-박테리아 공생 시스템 최적화 ❏ 연구내용: 폐수 처리 효율과 바이오매스 생산성을 동시에 향상시키는 미세조류-박테리아 공생 시스템을 개발한다. 영양염 제거율, 바이오매스 생산성 향상을 목표로 한다. ❏ 과제명: 스마트 광생물반응기 시스템 개발 ❏ 연구내용: 인공지능과 사물인터넷 기술을 접목한 스마트 광생물반응기 시스템을 개발한다. 에너지 효율 향상, 운영비용 절감을 목표로 한다. ❏ 과제명: 저비용 고효율 바이오매스 수확 기술 개발 ❏ 연구내용: 미세조류 자가응집 유도 기술과 멤브레인 기반 연속 수확 시스템을 개발한다. 수확 비용 절감, 에너지 소비 감소를 목표로 한다. ❏ 과제명: 미세조류 바이오리파이너리 통합 공정 개발 ❏ 연구내용: 바이오연료 생산과 고부가가치 물질 추출을 연계한 통합 공정을 개발한다. 전체 공정의 경제성 향상, 온실가스 배출량 감소를 목표로 한다.

도전할 기술 영역 또는 복합 난제
미세조류 기반 바이오연료 생산 기술의 주요 도전 과제는 다음과 같다. 첫째, 대규모 배양 시 오염 관리와 안정적인 생산성 유지가 어렵다. 둘째, 미세조류 수확 및 지질 추출 과정의 높은 에너지 소비와 비용이 문제다. 셋째, 개방형 배양 시스템에서의 낮은 바이오매스 농도와 생산성 향상이 필요하다. 넷째, 유전자 변형 미세조류의 환경 방출에 따른 생태계 영향 평가와 안전성 확보가 요구된다. 다섯째, 기존 화석연료 대비 경제성 확보와 대규모 상용화 기술 개발이 시급하다.

도전 극복 방향
미세조류 기반 바이오연료 생산 기술의 도전 극복 방향은 다음과 같다. 첫째, 유전자 편집 기술을 활용한 고성능 균주 개발과 함께 혼합 배양 전략을 통해 안정성을 높인다. 둘째, 미세조류-박테리아 공생 시스템을 활용하여 바이오플록 형성을 유도하고 수확 효율을 높인다. 셋째, 인공지능과 사물인터넷 기술을 접목한 스마트 배양 시스템을 개발하여 생산성을 향상시킨다. 넷째, 생분해성 고분자나 바이오차 등 부가가치 제품 생산을 통해 경제성을 확보한다. 다섯째, 생명주기 평가(LCA)와 기술경제성 분석을 통해 지속가능성을 검증하고 최적화한다.

예상 성과물
미세조류 기반 바이오연료 생산 기술의 예상 성과물은 다음과 같다. 첫째, 고지질 함량 미세조류 균주와 최적화된 배양 프로토콜. 둘째, 스마트 광생물반응기 시스템 및 운영 소프트웨어. 셋째, 저비용 고효율 미세조류 수확 및 지질 추출 장치. 넷째, 미세조류-박테리아 공생 시스템을 이용한 폐수 처리 기술. 다섯째, 바이오디젤, 바이오에탄올, 바이오수소 등의 바이오연료 생산 기술. 여섯째, 미세조류 바이오매스 기반 고부가가치 제품(예: 색소, 단백질, 다당류) 생산 기술. 이러한 성과물은 재생에너지, 환경, 식품, 화장품, 의약품 등 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있다.

기대 효과

❏ 과학기술 측면: 미세조류 기반 바이오연료 생산 기술의 과학 기술적 기대 효과는 다음과 같다. 첫째, 미세조류 유전체 및 대사 경로에 대한 이해도가 높아져 합성생물학 분야 발전에 기여할 수 있다. 둘째, 광생물반응기 설계 및 운영 기술 향상으로 다양한 광합성 미생물의 대량 배양이 가능해진다. 셋째, 미세조류-박테리아 상호작용 연구를 통해 복합 미생물 생태계에 대한 이해가 깊어진다. 넷째, 바이오리파이너리 기술 발전으로 다양한 바이오매스의 고부가가치화가 가능해진다. 다섯째, 이산화탄소 고정화 및 바이오연료 생산 기술 발전으로 탄소중립 달성에 기여할 수 있다. ❏ 경제·사회 측면: 미세조류 기반 바이오연료 생산 기술의 경제 사회적 기대 효과는 다음과 같다. 첫째, 지속가능한 바이오연료 생산으로 에너지 안보 강화 및 화석연료 의존도 감소에 기여한다. 둘째, 폐수 처리와 연계한 바이오연료 생산으로 환경오염 저감 및 자원 순환 경제 실현에 도움을 준다. 셋째, 미세조류 관련 신산업 육성으로 새로운 일자리 창출과 경제 성장에 기여한다. 넷째, 식량 생산과 경쟁하지 않는 바이오연료 생산으로 식량 안보 문제 해결에 도움을 준다. 다섯째, 이산화탄소 저감 효과로 기후변화 대응 및 탄소중립 사회 실현에 기여한다.

구분	키워드
국문	미세조류, 바이오연료, 바이오매스, 바이오디젤, 바이오에탄올, 바이오수소, 광생물반응기, 폐수처리, 이산화탄소 고정화, 바이오 리파이너리, 지속가능성
영문	Microalgae, Biofuel, Biomass, Biodiesel, Bioethanol, Biohydrogen, Photobioreactor, Wastewater treatment, CO2 fixation, Bio refinery, Sustainability

핵심문헌 목록
2012-2023년도 출판 문헌 중 고피인용문헌 상위 10선
번호	출판년도	피인용수	저자	제목	출처	DOI
1	2013	1009	Cai, T et al.	Nutrient recovery from wastewater streams by microalgae: Status and prospects	Renewable & Sustainable Energy Reviews	10.1016/j.rser.2012.11.030
2	2018	979	Khan, MI et al.	The promising future of microalgae: current status, challenges, and optimization of a sustainable and renewable industry for biofuels, feed, and other products	Microbial Cell Factories	10.1186/s12934-018-0879-x
3	2013	884	Borowitzka, MA	High-value products from microalgae-their development and commercialisation	Journal of Applied Phycology	10.1007/s10811-013-9983-9
4	2017	745	Chew, KW et al.	Microalgae biorefinery: High value products perspectives	Bioresource Technology	10.1016/j.biortech.2017.01.006
5	2016	738	Ramanan, R et al.	Algae-bacteria interactions: Evolution, ecology and emerging applications	Biotechnology Advances	10.1016/j.biotechadv.2015.12.003
6	2012	679	Halim, R et al.	Extraction of oil from microalgae for biodiesel production: A review	Biotechnology Advances	10.1016/j.biotechadv.2012.01.001
7	2012	649	Abdel-Raouf, N et al.	Microalgae and wastewater treatment	Saudi Journal of Biological Sciences	10.1016/j.sjbs.2012.04.005
8	2013	641	Rawat, I et al.	Biodiesel from microalgae: A critical evaluation from laboratory to large scale production	Applied Energy	10.1016/j.apenergy.2012.10.004
9	2012	638	Lam, MK and Lee, KT	Microalgae biofuels: A critical review of issues, problems and the way forward	Biotechnology Advances	10.1016/j.biotechadv.2011.11.008
10	2013	628	Vandamme, D et al.	Flocculation as a low-cost method for harvesting microalgae for bulk biomass production	Trends in Biotechnology	10.1016/j.tibtech.2012.12.005

11.4.2.2 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
지표 종합점수	91.00	Q1	79.53	83.13

비교 기준

• 전체(4215개) 5분위 구간은 클러스터 선별을 위한 점수부여를 위해 라이덴 클러스터 전체 4215개 기준의 5분위 등급
• 소속 meso 내부 평균은 해당 클러스터가 속한 세부 영역(meso) 단위에서 산출한 각 클러스터 지표값의 평균 (A)
• 선별(371개)간 평균은 선별된 371개 클러스터들의 해당 지표값 평균 (B)
• 비교 meso 내부평균은 해당 클러스터 지표값과 A를 대상으로 함
• 비교 선별(371개)평균은 해당 클러스터 지표값과 B를 대상으로 함

성장성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	1.00	S1	0.78	0.90
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	0.99	S1	0.60	0.88
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	3.51	Q1	2.39	5.06
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	7.58	Q1	9.16	11.16
신규성 (가중 평균년도)	2,016.26	Q1	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	17.20	Q1	12.73	17.32
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	30.10	Q1	29.60	32.50

영향력
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	10.91	Q2	16.16	18.17
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	9.56	Q2	14.04	15.83

융합성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	1.85	Q4	2.93	2.39
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	2.32	Q2	2.41	2.12
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	1,863.00	Q3	7,671.00	14,084.82

산업연계성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	15.89	Q1	13.49	13.49
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	6.26	Q2	6.61	8.33
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	7.87	Q1	7.58	5.96
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	2.85	Q2	2.90	2.54

투자기반성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	367.64	Q1	79.61	185.36
연계과제수 (2017-2021)	856.00	Q1	194.12	297.65

한국 연구기반·수준
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
한국 점유율 (2006-2021)	6.43	Q1	5.65	5.41
한국 점유율 (2017-2021)	5.98	Q1	4.70	5.34
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	8.81	Q4	13.37	15.50
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	8.87	Q4	13.51	14.46

11.4.3 버섯 다당체의 생리활성 및 응용 기술 개발

11.4.3.1 기술 리포트

구분	아이템 이름
cluster_id	507
기술명(국문)	버섯 다당체의 생리활성 및 응용 기술 개발
기술명(영문)	Development of Mushroom Polysaccharides Bioactivities and Applications
기술명 상세 (국문)	버섯 유래 다당체의 구조 특성 규명 및 면역조절, 항산화, 항암 등 생리활성 기능성 소재 개발 연구
기술명 상세 (영문)	Research on Structural Characterization of Mushroom-derived Polysaccharides and Development of Functional Materials with Immunomodulatory, Antioxidant, and Anticancer Bioactivities

정의 및 개념
버섯 다당체는 버섯에서 추출한 복합 탄수화물로, 주로 베타-글루칸(β-glucan)과 같은 구조를 가지며 면역 조절, 항산화, 항암 등 다양한 생리활성을 나타내는 물질이다. 이 기술은 버섯 다당체의 추출, 정제, 구조 분석, 생리활성 평가 및 기능성 소재로의 응용 개발을 포함한다.

필요성

버섯은 식물도 동물도 아닌 1만여개의 무수한 종을 보유한 균류이며 차가버섯, 영지버섯, 치마버섯, 흰목이버섯, 노루궁둥이버섯 등과 같은 많은 버섯들이 산업에서 활용되고 있다. 다양한 영양성분과 베타글루칸, 다당체 등이 포함돼 있으며 면역력 증진, 보습, 항염과 항노화 등 같은 기능을 가지고 있어 최근 머쉬룸 뷰티(mushroom beauty) 등으로 주목받고 있다. 안전성 천연유래(특히 비건)와 친환경 등에 대한 소비자들의 관심이 증가하고 있다. 버섯 다당체 연구의 필요성은 다음과 같다. 첫째, 천연물 유래 기능성 소재에 대한 수요가 증가하고 있다. 둘째, 면역 조절, 항산화, 항암 등 다양한 건강 기능성을 가진 안전한 소재 개발이 요구된다. 셋째, 버섯 산업의 부가가치 향상 및 새로운 응용 분야 개척이 필요하다. 넷째, 화학 합성 의약품의 대안으로 천연 유래 생리활성 물질에 대한 관심이 높아지고 있다.

최신 동향
버섯 다당체 연구의 최신 동향은 다음과 같다. 첫째, 초음파, 마이크로웨이브 등 새로운 추출 기술을 활용한 효율적인 다당체 추출 방법이 개발되고 있다. 둘째, 고도의 분석 기술을 이용한 다당체의 정확한 구조 규명 연구가 진행되고 있다. 셋째, 다당체의 면역 조절, 항산화, 항암 메커니즘에 대한 심층적인 연구가 이루어지고 있다. 넷째, 다당체의 화학적 수식을 통한 기능성 향상 연구가 활발히 진행되고 있다. 다섯째, 다당체를 이용한 나노 입자 제조 및 약물 전달 시스템 개발 연구가 주목받고 있다.

연구 목표

❏ 과제명: 버섯 다당체의 고효율 추출 및 정제 기술 개발 ❏ 연구내용: 초음파, 마이크로웨이브, 효소 처리 등 다양한 방법을 조합하여 버섯 다당체의 추출 효율을 높이고, 크로마토그래피 기술을 이용한 고순도 정제 방법을 확립한다. ❏ 과제명: 버섯 다당체의 정밀 구조 분석 및 구조-활성 관계 규명 ❏ 연구내용: NMR, GC-MS 등 고급 분석 기술을 활용하여 다당체의 정확한 구조를 규명하고, 구조적 특성과 생리활성 간의 상관관계를 밝힌다. ❏ 과제명: 버섯 다당체의 면역 조절 메커니즘 연구 ❏ 연구내용: 다당체가 면역 세포에 미치는 영향을 분자 수준에서 분석하고, 신호 전달 경로 및 유전자 발현 조절 메커니즘을 규명한다. ❏ 과제명: 버섯 다당체의 항암 활성 증진을 위한 화학적 수식 연구 ❏ 연구내용: 황산화, 카르복시메틸화 등 다양한 화학적 수식 방법을 통해 다당체의 항암 활성을 증진시키고, 그 메커니즘을 규명한다. ❏ 과제명: 버섯 다당체 기반 나노 입자 제조 및 약물 전달 시스템 개발 ❏ 연구내용: 다당체를 이용한 나노 입자 제조 기술을 확립하고, 이를 이용한 표적 지향성 약물 전달 시스템을 개발한다. ❏ 과제명: 버섯 다당체의 장내 미생물 조절 효과 연구 ❏ 연구내용: 다당체가 장내 미생물 군집에 미치는 영향을 분석하고, 이를 통한 건강 증진 효과를 평가한다.

도전할 기술 영역 또는 복합 난제
버섯 다당체 연구에서 도전해야 할 기술적 난제는 다음과 같다. 첫째, 다당체의 복잡한 구조로 인한 정확한 구조 분석의 어려움이다. 둘째, 다당체의 높은 분자량과 낮은 생체 이용률로 인한 효과적인 전달 시스템 개발의 필요성이다. 셋째, 다당체의 생리활성 메커니즘에 대한 분자 수준의 이해가 부족하다. 넷째, 버섯 종류와 재배 조건에 따른 다당체 구조 및 활성의 변화를 제어하는 기술이 필요하다. 다섯째, 다당체의 산업적 대량 생산 및 표준화된 품질 관리 기술 개발이 요구된다.

도전 극복 방향
이러한 도전을 극복하기 위한 방향은 다음과 같다. 첫째, 고해상도 NMR, 질량 분석기 등 첨단 분석 장비를 활용한 다당체 구조 분석 기술을 개발한다. 둘째, 나노 기술을 접목한 다당체 전달 시스템을 개발하여 생체 이용률을 향상시킨다. 셋째, 시스템 생물학적 접근을 통해 다당체의 생리활성 메커니즘을 종합적으로 이해한다. 넷째, 버섯 재배 조건 최적화 및 유전자 조작 기술을 통해 목표 다당체의 생산성을 향상시킨다. 다섯째, 표준화된 추출 및 정제 공정을 개발하고, 품질 관리를 위한 바이오마커를 발굴한다.

예상 성과물
본 연구를 통해 다음과 같은 성과물이 예상된다. 첫째, 고효율 버섯 다당체 추출 및 정제 기술. 둘째, 버섯 다당체의 정밀 구조 데이터베이스. 셋째, 다당체의 생리활성 메커니즘 규명 및 관련 바이오마커. 넷째, 기능성이 향상된 화학 수식 다당체. 다섯째, 다당체 기반 나노 약물 전달 시스템. 여섯째, 장내 미생물 조절용 프리바이오틱스(prebiotics) 소재. 이러한 성과물은 기능성 식품, 의약품, 화장품 등 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

기대 효과

❏ 과학기술 측면: 과학 기술적 측면에서 다음과 같은 기대 효과가 있다. 첫째, 복잡한 다당체 구조 분석 기술의 발전으로 탄수화물 화학 분야가 크게 발전할 것이다. 둘째, 다당체의 생리활성 메커니즘 규명을 통해 면역학, 종양학 등 관련 기초 과학 분야에 새로운 지식을 제공할 것이다. 셋째, 다당체 기반 나노 소재 개발을 통해 약물 전달 시스템 분야에 혁신을 가져올 것이다. 넷째, 버섯 재배 및 다당체 생산 기술의 발전으로 버섯 산업의 고도화가 이루어질 것이다. ❏ 경제·사회 측면: 경제 사회적 측면에서 다음과 같은 기대 효과가 있다. 첫째, 고부가가치 기능성 소재 개발로 버섯 산업의 경제적 가치가 크게 향상될 것이다. 둘째, 천연 유래 면역 조절제, 항암 보조제 등의 개발로 국민 건강 증진에 기여할 것이다. 셋째, 화학 합성 의약품을 대체할 수 있는 천연 소재 개발로 의약품의 부작용 감소 및 의료비 절감 효과가 있을 것이다. 넷째, 버섯 다당체 관련 신산업 창출로 새로운 일자리가 만들어질 것이다. 다섯째, 국내 천연물 소재의 글로벌 경쟁력 강화로 관련 산업의 수출 증대가 기대된다.

구분	키워드
국문	버섯 다당체, 베타-글루칸, 면역 조절, 항산화, 항암, 구조 분석, 화학적 수식, 나노 입자, 약물 전달, 장내 미생물
영문	Mushroom polysaccharides, Beta-glucan, Immunomodulation, Antioxidant, Anticancer, Structural analysis, Chemical modification, Nanoparticles, Drug delivery, Gut microbiota

핵심문헌 목록
2012-2023년도 출판 문헌 중 고피인용문헌 상위 10선
번호	출판년도	피인용수	저자	제목	출처	DOI
1	2018	733	Yu, Y et al.	Biological activities and pharmaceutical applications of polysaccharide from natural resources: A review	Carbohydrate Polymers	10.1016/j.carbpol.2017.12.009
2	2015	666	Ferreira, SS et al.	Structure function relationships of immunostimulatory polysaccharides: A review	Carbohydrate Polymers	10.1016/j.carbpol.2015.05.079
3	2016	571	Wang, JQ et al.	Reviews on Mechanisms of In Vitro Antioxidant Activity of Polysaccharides	Oxidative Medicine And Cellular Longevity	10.1155/2016/5692852
4	2012	497	Pettolino, FA et al.	Determining the polysaccharide composition of plant cell walls	Nature Protocols	10.1038/nprot.2012.081
5	2012	478	Zong, AZ et al.	Anticancer polysaccharides from natural resources: A review of recent research	Carbohydrate Polymers	10.1016/j.carbpol.2012.07.026
6	2013	444	Kalac, P	A review of chemical composition and nutritional value of wild-growing and cultivated mushrooms	Journal of The Science of Food And Agriculture	10.1002/jsfa.5960
7	2013	439	Albalasmeh, AA et al.	A new method for rapid determination of carbohydrate and total carbon concentrations using UV spectrophotometry	Carbohydrate Polymers	10.1016/j.carbpol.2013.04.072
8	2012	388	Chen, SL et al.	Genome sequence of the model medicinal mushroom Ganoderma lucidum	Nature Communications	10.1038/ncomms1923
9	2012	368	Chang, ST and Wasser, SP	The Role of Culinary-Medicinal Mushrooms on Human Welfare with a Pyramid Model for Human Health	International Journal of Medicinal Mushrooms	10.1615/IntJMedMushr.v14.i2.10
10	2016	337	Xie, JH et al.	Advances on Bioactive Polysaccharides from Medicinal Plants	Critical Reviews in Food Science And Nutrition	10.1080/10408398.2015.1069255

11.4.3.2 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
지표 종합점수	84.00	Q1	79.53	83.13

비교 기준

• 전체(4215개) 5분위 구간은 클러스터 선별을 위한 점수부여를 위해 라이덴 클러스터 전체 4215개 기준의 5분위 등급
• 소속 meso 내부 평균은 해당 클러스터가 속한 세부 영역(meso) 단위에서 산출한 각 클러스터 지표값의 평균 (A)
• 선별(371개)간 평균은 선별된 371개 클러스터들의 해당 지표값 평균 (B)
• 비교 meso 내부평균은 해당 클러스터 지표값과 A를 대상으로 함
• 비교 선별(371개)평균은 해당 클러스터 지표값과 B를 대상으로 함

성장성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	1.00	S1	0.78	0.90
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	0.97	S2	0.60	0.88
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	1.74	Q1	2.39	5.06
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	14.56	Q1	9.16	11.16
신규성 (가중 평균년도)	2,015.19	Q2	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	9.29	Q1	12.73	17.32
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	26.08	Q2	29.60	32.50

영향력
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	12.75	Q1	16.16	18.17
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	13.62	Q1	14.04	15.83

융합성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	2.07	Q4	2.93	2.39
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	2.53	Q2	2.41	2.12
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	966.00	Q4	7,671.00	14,084.82

산업연계성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	14.88	Q1	13.49	13.49
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	9.68	Q1	6.61	8.33
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	3.81	Q2	7.58	5.96
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	1.44	Q2	2.90	2.54

투자기반성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	104.38	Q1	79.61	185.36
연계과제수 (2017-2021)	265.00	Q1	194.12	297.65

한국 연구기반·수준
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
한국 점유율 (2006-2021)	5.71	Q1	5.65	5.41
한국 점유율 (2017-2021)	3.83	Q2	4.70	5.34
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	5.09	Q4	13.37	15.50
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	10.49	Q3	13.51	14.46

11.4.4 커큐민 기반 나노제형 약물전달시스템 개발

11.4.4.1 기술 리포트

구분	아이템 이름
cluster_id	1260
기술명(국문)	커큐민 기반 나노제형 약물전달시스템 개발
기술명(영문)	Development of Curcumin-based Nanoformulation Drug Delivery Systems
기술명 상세 (국문)	커큐민의 생체이용률 향상을 위한 나노제형 기술 및 표적 지향성 약물전달시스템 개발 연구
기술명 상세 (영문)	Research on Nanoformulation Technologies and Targeted Drug Delivery Systems for Improving Curcumin Bioavailability

정의 및 개념
커큐민(curcumin)은 강황(turmeric)에서 추출한 폴리페놀 화합물로, 항염증, 항산화, 항암 등 다양한 생리활성을 가진 천연물질이다. 그러나 낮은 수용성과 생체이용률로 인해 임상적 활용에 제한이 있어, 이를 개선하기 위한 나노기술 기반의 약물전달시스템 개발이 활발히 진행되고 있다. 주요 나노제형 기술로는 리포좀(liposome), 고분자 나노입자(polymeric nanoparticles), 마이셀(micelles), 나노에멀젼(nanoemulsions) 등이 있으며, 이를 통해 커큐민의 안정성, 용해도, 흡수율을 향상시키고 표적 조직으로의 전달 효율을 높이는 연구가 진행되고 있다.

필요성
커큐민은 다양한 질병에 대한 치료 잠재력을 가지고 있지만, 낮은 생체이용률로 인해 그 효과가 제한적이다. 이를 개선하기 위한 나노제형 기술 개발은 다음과 같은 이유로 필요하다. 첫째, 암, 염증성 질환, 신경퇴행성 질환 등 난치성 질환에 대한 새로운 치료 옵션을 제공할 수 있다. 둘째, 천연물 기반 치료제 개발을 통해 기존 합성 의약품의 부작용을 줄이고 치료 효과를 높일 수 있다. 셋째, 나노기술을 활용한 약물전달시스템은 정밀의료 실현에 기여할 수 있다. 넷째, 고령화 사회에서 증가하는 만성질환 관리에 효과적인 해결책을 제시할 수 있다. 다섯째, 바이오헬스 산업의 성장과 함께 새로운 경제적 가치 창출이 가능하다.

최신 동향
커큐민 나노제형 연구의 최신 동향은 다음과 같다. 첫째, 리포좀, 고분자 나노입자, 마이셀 등 다양한 나노캐리어를 이용한 커큐민 전달 시스템이 개발되고 있다. 둘째, pH 민감성, 온도 민감성 등 환경 반응형 나노입자를 통해 표적 조직에서의 약물 방출을 제어하는 연구가 진행 중이다. 셋째, 혈뇌장벽(blood-brain barrier) 통과를 위한 나노입자 설계 연구가 활발히 이루어지고 있다. 넷째, 커큐민과 다른 약물을 동시에 전달하는 복합 나노시스템 개발이 주목받고 있다. 다섯째, 나노입자의 표면 개질을 통한 표적화 연구가 진행되고 있다. 여섯째, 임상시험을 통해 나노제형 커큐민의 효능과 안전성을 검증하는 연구가 증가하고 있다.

연구 목표

❏ 과제명: 커큐민 나노리포좀의 최적화 및 항암 효능 평가 ❏ 연구내용: 리포좀 조성과 제조 공정을 최적화하여 커큐민의 봉입효율과 안정성을 향상시킨다. 다양한 암세포주와 동물모델에서 나노리포좀의 항암 효능을 평가하고, 기존 항암제와의 병용 효과를 연구한다. ❏ 과제명: 커큐민-폴리머 나노입자의 경구전달 시스템 개발 ❏ 연구내용: 장내 환경에서 안정적이고 흡수율이 높은 커큐민-폴리머 나노입자를 설계한다. 생체 내 분포와 약동학적 특성을 분석하고, 염증성 장질환 모델에서 치료 효과를 평가한다. ❏ 과제명: 커큐민 나노에멀젼의 경피 전달 시스템 연구 ❏ 연구내용: 피부 투과율이 높은 커큐민 나노에멀젼을 개발하고 안정성을 평가한다. 피부 염증 및 피부암 모델에서 치료 효과를 검증하고, 화장품 응용 가능성을 탐색한다. ❏ 과제명: 커큐민 나노입자의 뇌 표적 전달 시스템 개발 ❏ 연구내용: 혈뇌장벽을 통과할 수 있는 커큐민 나노입자를 설계하고 뇌 조직으로의 전달 효율을 평가한다. 알츠하이머병 등 신경퇴행성 질환 모델에서 치료 효과를 연구한다. ❏ 과제명: 커큐민-약물 복합 나노시스템의 시너지 효과 연구 ❏ 연구내용: 커큐민과 기존 약물을 동시에 전달할 수 있는 복합 나노시스템을 개발한다. 암, 염증성 질환 등에서 약물 간 시너지 효과를 평가하고 부작용 감소 가능성을 탐색한다. ❏ 과제명: 커큐민 나노제형의 임상 유효성 및 안전성 평가 ❏ 연구내용: 최적화된 커큐민 나노제형을 선별하여 임상 1상, 2상 시험을 수행한다. 다양한 질환에서의 치료 효과와 장기 안전성을 평가하고, 상용화 가능성을 검토한다.

도전할 기술 영역 또는 복합 난제

커큐민 나노제형 개발에 있어 주요 도전 과제는 다음과 같다. 첫째, 나노입자의 안정성 향상이다. 커큐민은 pH와 빛에 민감하여 나노입자 내에서도 쉽게 분해될 수 있어, 장기 보관 안정성 확보가 필요하다. 둘째, 생체 내 표적 전달 효율 증대이다. 나노입자가 목표 조직에 도달하기 전에 체내에서 제거되거나 비특이적 분포를 보이는 문제를 해결해야 한다. 셋째, 나노입자의 크기와 표면 특성 최적화이다. 이는 체내 분포와 세포 내 흡수에 큰 영향을 미치므로 정밀한 제어가 필요하다. 넷째, 대량 생산 기술 확립이다. 실험실 규모의 제조법을 산업적 규모로 확대할 때 발생하는 품질 변동 문제를 해결해야 한다. 다섯째, 나노입자의 독성 평가와 안전성 확보이다. 나노물질의 장기 노출에 따른 잠재적 위험성을 평가하고 최소화해야 한다. 여섯째, 경제성 있는 제조 공정 개발이다. 고가의 원료와 복잡한 제조 과정으로 인한 비용 문제를 해결해야 한다.

도전 극복 방향

커큐민 나노제형 개발의 도전 과제를 극복하기 위한 방향은 다음과 같다. 첫째, 안정성 향상을 위해 항산화제 첨가, 화학적 수식, 중합체 매트릭스 활용 등 다각적 접근이 필요하다. 둘째, 표적 전달 효율 증대를 위해 능동적 표적화 리간드 도입, 자기장 유도 전달 등 첨단 기술을 적용해야 한다. 셋째, 나노입자의 물리화학적 특성 최적화를 위해 인공지능(AI) 기반 설계 및 고속 스크리닝 기술을 활용할 수 있다. 넷째, 대량 생산 기술 확립을 위해 연속 흐름 반응기, 마이크로플루이딕 시스템 등 새로운 제조 플랫폼을 도입해야 한다. 다섯째, 나노입자의 안전성 평가를 위해 장기 추적 연구와 함께 인체 모사 칩(organ-on-a-chip) 등 첨단 평가 모델을 활용해야 한다. 여섯째, 경제성 있는 제조 공정 개발을 위해 그린 케미스트리 원칙을 적용하고, 바이오리파이너리 개념을 도입하여 부산물 활용도를 높여야 한다.

예상 성과물
커큐민 나노제형 연구를 통해 다음과 같은 성과물이 예상된다. 첫째, 고효율 커큐민 나노캐리어 플랫폼 기술. 둘째, 표적 지향성 커큐민 나노제형 제품. 셋째, 커큐민 나노제형의 대량 생산 공정 기술. 넷째, 커큐민 나노제형의 안전성 평가 프로토콜. 다섯째, 커큐민 나노제형을 이용한 신규 치료제. 이러한 성과물은 제약산업, 화장품산업, 식품산업 등 다양한 분야에서 활용될 수 있으며, 특히 난치성 질환 치료제 개발, 개인 맞춤형 의약품 제조, 기능성 화장품 개발 등에 적용될 수 있다.

기대 효과

❏ 과학기술 측면: 커큐민 나노제형 연구를 통해 다음과 같은 과학기술적 기대효과가 예상된다. 첫째, 나노의약품 개발 기술의 혁신과 발전을 촉진할 수 있다. 둘째, 천연물의 약효 증진 및 새로운 적용 가능성을 확대할 수 있다. 셋째, 약물전달시스템의 정밀도와 효율성을 크게 향상시킬 수 있다. 넷째, 난치성 질환에 대한 새로운 치료 접근법을 제시할 수 있다. 다섯째, 나노바이오 융합 기술의 발전을 가속화할 수 있다. 여섯째, 약물 스크리닝 및 평가 기술의 혁신을 이끌 수 있다. 일곱째, 바이오의약품 생산 기술의 고도화에 기여할 수 있다. ❏ 경제·사회 측면: 커큐민 나노제형 연구의 경제사회적 기대효과는 다음과 같다. 첫째, 고부가가치 나노의약품 시장 창출로 제약산업의 경쟁력을 강화할 수 있다. 둘째, 천연물 기반 신약 개발을 통해 제약산업의 새로운 성장 동력을 확보할 수 있다. 셋째, 난치성 질환 치료 효과 개선으로 의료비 절감과 삶의 질 향상에 기여할 수 있다. 넷째, 부작용 감소와 치료 효과 증대로 환자 중심의 의료 서비스 제공이 가능해진다. 다섯째, 나노기술 인력 양성과 일자리 창출에 기여할 수 있다. 여섯째, 천연물 자원의 고부가가치화로 농업 및 바이오산업의 발전을 촉진할 수 있다. 일곱째, 정밀의료 실현을 통해 개인 맞춤형 건강관리 시대를 앞당길 수 있다.

구분	키워드
국문	커큐민, 나노제형, 약물전달시스템, 생체이용률, 나노입자, 리포좀, 고분자 나노입자, 마이셀, 나노에멀젼, 표적 전달, 항암, 항염증, 신경보호
영문	Curcumin, Nanoformulation, Drug delivery system, Bioavailability, Nanoparticles, Liposomes, Polymeric nanoparticles, Nanoemulsions, Micelles, Targeted delivery, Anticancer, Anti-inflammatory, Neuroprotective

핵심문헌 목록
2012-2023년도 출판 문헌 중 고피인용문헌 상위 10선
번호	출판년도	피인용수	저자	제목	출처	DOI
1	2017	1245	Hewlings, SJ and Kalman, DS	Curcumin: A Review of Its Effects on Human Health	Foods	10.3390/foods6100092
2	2013	1236	Gupta, SC et al.	Therapeutic Roles of Curcumin: Lessons Learned from Clinical Trials	Aaps Journal	10.1208/s12248-012-9432-8
3	2017	1162	Nelson, KM et al.	The Essential Medicinal Chemistry of Curcumin	Journal of Medicinal Chemistry	10.1021/acs.jmedchem.6b00975
4	2014	845	Priyadarsini, KI	The Chemistry of Curcumin: From Extraction to Therapeutic Agent	Molecules	10.3390/molecules191220091
5	2014	799	Moghadamtousi, SZ et al.	A Review on Antibacterial, Antiviral, and Antifungal Activity of Curcumin	Biomed Research International	10.1155/2014/186864
6	2014	706	Prasad, S et al.	Recent Developments in Delivery, Bioavailability, Absorption and Metabolism of Curcumin: the Golden Pigment from Golden Spice	Cancer Research And Treatment	10.4143/crt.2014.46.1.2
7	2017	664	Kocaadam, B and Sanlier, N	Curcumin, an active component of turmeric (Curcuma longa), and its effects on health	Critical Reviews in Food Science And Nutrition	10.1080/10408398.2015.1077195
8	2014	654	Naksuriya, O et al.	Curcumin nanoformulations: A review of pharmaceutical properties and preclinical studies and clinical data related to cancer treatment	Biomaterials	10.1016/j.biomaterials.2013.12.090
9	2012	635	Esatbeyoglu, T et al.	CurcuminuFrom Molecule to Biological Function	Angewandte Chemie-International Edition	10.1002/anie.201107724
10	2017	626	Kunnumakkara, AB et al.	Curcumin, the golden nutraceutical: multitargeting for multiple chronic diseases	British Journal of Pharmacology	10.1111/bph.13621

11.4.4.2 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
지표 종합점수	73.00	Q1	79.53	83.13

비교 기준

• 전체(4215개) 5분위 구간은 클러스터 선별을 위한 점수부여를 위해 라이덴 클러스터 전체 4215개 기준의 5분위 등급
• 소속 meso 내부 평균은 해당 클러스터가 속한 세부 영역(meso) 단위에서 산출한 각 클러스터 지표값의 평균 (A)
• 선별(371개)간 평균은 선별된 371개 클러스터들의 해당 지표값 평균 (B)
• 비교 meso 내부평균은 해당 클러스터 지표값과 A를 대상으로 함
• 비교 선별(371개)평균은 해당 클러스터 지표값과 B를 대상으로 함

성장성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	0.01	ETC	0.78	0.90
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	0.02	ETC	0.60	0.88
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	1.01	Q2	2.39	5.06
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	9.11	Q1	9.16	11.16
신규성 (가중 평균년도)	2,015.43	Q1	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	11.11	Q1	12.73	17.32
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	25.85	Q2	29.60	32.50

영향력
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	17.07	Q1	16.16	18.17
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	14.20	Q1	14.04	15.83

융합성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	3.31	Q2	2.93	2.39
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	2.42	Q2	2.41	2.12
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	245.00	Q4	7,671.00	14,084.82

산업연계성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	15.90	Q1	13.49	13.49
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	6.55	Q2	6.61	8.33
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	4.30	Q2	7.58	5.96
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	1.77	Q2	2.90	2.54

투자기반성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	56.49	Q2	79.61	185.36
연계과제수 (2017-2021)	201.00	Q1	194.12	297.65

한국 연구기반·수준
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
한국 점유율 (2006-2021)	5.15	Q1	5.65	5.41
한국 점유율 (2017-2021)	4.00	Q2	4.70	5.34
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	20.22	Q1	13.37	15.50
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	10.89	Q3	13.51	14.46

11.4.5 식품 단백질 유래 생리활성 펩타이드 개발 및 응용 기술

11.4.5.1 기술 리포트

구분	아이템 이름
cluster_id	1323
기술명(국문)	식품 단백질 유래 생리활성 펩타이드 개발 및 응용 기술
기술명(영문)	Development and Application of Bioactive Peptides from Food Proteins
기술명 상세 (국문)	식품 단백질 유래 생리활성 펩타이드의 생산, 특성 규명, 기능성 향상 및 산업적 응용을 위한 융합 연구
기술명 상세 (영문)	Integrated Research on Production, Characterization, Functional Enhancement and Industrial Application of Bioactive Peptides Derived from Food Proteins

정의 및 개념
식품 단백질 유래 생리활성 펩타이드는 식품 단백질의 효소적 가수분해, 발효 또는 소화 과정에서 생성되는 특정 아미노산 서열을 가진 짧은 펩타이드로, 항산화, 항고혈압, 항당뇨, 항염증 등 다양한 생리활성을 나타내는 기능성 물질이다. 이들은 주로 2-20개의 아미노산으로 구성되며, 모체 단백질 내에서는 불활성 상태로 존재하다가 분리되면 생리활성을 나타낸다. 주요 세부기술로는 펩타이드 생산 기술, 분리 정제 기술, 구조-활성 관계 분석, 생체이용률 향상 기술, 안정성 개선 기술 등이 포함된다.

필요성
식품 단백질 유래 생리활성 펩타이드 연구의 필요성은 다음과 같다. 첫째, 만성질환 예방 및 관리를 위한 천연 기능성 소재 개발 요구가 증가하고 있다. 둘째, 식품 가공 부산물의 고부가가치화를 통한 자원 순환 경제 실현이 필요하다. 셋째, 합성 의약품의 부작용을 줄이고 천연물 기반 대체 치료제 개발이 요구된다. 넷째, 고령화 사회에 대비한 건강기능식품 시장의 확대로 새로운 기능성 소재 개발이 시급하다. 다섯째, 식품 산업에서 천연 보존제 및 기능성 첨가물에 대한 수요가 증가하고 있다. 이러한 배경에서 식품 단백질 유래 생리활성 펩타이드는 안전성, 다기능성, 경제성 등의 장점으로 주목받고 있다.

최신 동향
식품 단백질 유래 생리활성 펩타이드 연구의 최신 동향은 다음과 같다. 첫째, 인공지능과 생물정보학을 활용한 생리활성 펩타이드 예측 및 설계 연구가 활발히 진행되고 있다. 둘째, 초음파, 마이크로파, 고압 등 신기술을 활용한 펩타이드 생산 효율 향상 연구가 이루어지고 있다. 셋째, 나노캡슐화, 리포좀 등을 이용한 펩타이드의 안정성 및 생체이용률 개선 연구가 진행 중이다. 넷째, 장내 미생물 조절, 면역 조절 등 새로운 생리활성 기전 연구가 확대되고 있다. 다섯째, 식품 매트릭스 내에서의 펩타이드 안정성 및 상호작용 연구가 중요해지고 있다. 여섯째, 임상 연구를 통한 생리활성 펩타이드의 인체 효능 검증이 강화되고 있다.

연구 목표

❏ 과제명: 인공지능 기반 맞춤형 생리활성 펩타이드 설계 및 생산 기술 개발 ❏ 연구내용: 빅데이터와 기계학습을 활용하여 목표 생리활성에 최적화된 펩타이드 서열을 예측하고, 이를 효율적으로 생산하는 기술을 개발한다. 이를 통해 신규 생리활성 펩타이드 발굴 속도를 높이고 맞춤형 기능성 소재 개발을 가능하게 한다. ❏ 과제명: 생리활성 펩타이드의 장내 안정성 및 흡수 메커니즘 규명 ❏ 연구내용: 소화 과정에서의 펩타이드 안정성과 장내 흡수 경로를 분자 수준에서 규명한다. 이를 통해 생체이용률이 높은 펩타이드 설계 및 전달 시스템 개발의 기반을 마련한다. ❏ 과제명: 식품 매트릭스-펩타이드 상호작용 연구 및 최적 전달 시스템 개발 ❏ 연구내용: 다양한 식품 성분과 생리활성 펩타이드 간의 상호작용을 분석하고, 이를 바탕으로 펩타이드의 안정성과 생리활성을 극대화할 수 있는 최적의 식품 매트릭스 및 전달 시스템을 개발한다. ❏ 과제명: 생리활성 펩타이드의 다기능성 메커니즘 규명 및 시너지 효과 연구 ❏ 연구내용: 단일 펩타이드가 가지는 다양한 생리활성의 작용 기전을 분자 수준에서 규명하고, 여러 펩타이드 간의 시너지 효과를 분석한다. 이를 통해 복합 질환 예방 및 관리를 위한 최적의 펩타이드 조합을 도출한다. ❏ 과제명: 생리활성 펩타이드의 산업적 대량 생산 및 품질 관리 기술 개발 ❏ 연구내용: 효소 공학, 발효 공학 등을 활용하여 생리활성 펩타이드의 경제적이고 효율적인 대량 생산 기술을 개발한다. 또한, 생산된 펩타이드의 일관된 품질을 보장하기 위한 표준화된 분석 및 품질 관리 기술을 확립한다. ❏ 과제명: 생리활성 펩타이드의 인체 적용 안전성 및 장기 섭취 효과 평가 ❏ 연구내용: 다양한 생리활성 펩타이드의 독성학적 안전성을 평가하고, 장기 섭취 시 인체에 미치는 영향을 임상 연구를 통해 검증한다. 이를 통해 생리활성 펩타이드의 식품 및 의약품 응용을 위한 과학적 근거를 마련한다.

도전할 기술 영역 또는 복합 난제
식품 단백질 유래 생리활성 펩타이드 연구에서 도전해야 할 기술적 난제는 다음과 같다. 첫째, 펩타이드의 낮은 경구 생체이용률 문제를 해결해야 한다. 소화 과정에서의 분해와 낮은 장 흡수율로 인해 생리활성이 저하되는 문제가 있다. 둘째, 대량 생산 시 높은 생산 비용과 낮은 수율 문제를 극복해야 한다. 셋째, 식품 매트릭스 내에서의 안정성 저하와 관능적 품질 저하 문제를 해결해야 한다. 넷째, 생리활성의 개인 간 차이와 장기 섭취 시 효과의 일관성 문제를 규명해야 한다. 다섯째, 복잡한 생리활성 메커니즘으로 인한 예측 불가능한 부작용 가능성을 해결해야 한다. 여섯째, 규제 및 안전성 평가 기준의 불명확성으로 인한 산업화 지연 문제를 극복해야 한다.

도전 극복 방향
식품 단백질 유래 생리활성 펩타이드 연구의 도전 과제 극복을 위한 방향은 다음과 같다. 첫째, 나노기술과 약물전달 시스템을 활용하여 펩타이드의 생체이용률을 향상시킨다. 둘째, 유전자 재조합 기술과 효소 공학을 통해 생산 효율을 높이고 비용을 절감한다. 셋째, 분자 모델링과 구조-활성 관계 연구를 통해 안정성이 높은 펩타이드를 설계한다. 넷째, 대규모 코호트 연구와 개인 맞춤형 접근을 통해 생리활성의 개인차를 극복한다. 다섯째, 시스템 생물학적 접근을 통해 펩타이드의 다중 표적 작용 메커니즘을 종합적으로 이해한다. 여섯째, 국제 협력을 통해 표준화된 안전성 평가 기준을 수립하고 규제 장벽을 낮춘다.

예상 성과물
식품 단백질 유래 생리활성 펩타이드 연구의 예상 성과물은 다음과 같다. 첫째, 새로운 생리활성 펩타이드 라이브러리 및 데이터베이스. 둘째, 고효율 생리활성 펩타이드 스크리닝 플랫폼. 셋째, 생체이용률이 향상된 펩타이드 전달 시스템. 넷째, 맞춤형 기능성 식품 및 건강기능식품. 다섯째, 천연 유래 펩타이드 의약품. 여섯째, 식품 보존제 및 기능성 첨가물. 이러한 성과물은 식품, 제약, 화장품, 사료 등 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

기대 효과

❏ 과학기술 측면: 식품 단백질 유래 생리활성 펩타이드 연구의 과학 기술적 기대 효과는 다음과 같다. 첫째, 단백질 화학 및 펩타이드 공학 분야의 발전을 촉진한다. 둘째, 생물정보학과 인공지능의 생명과학 분야 응용을 확대한다. 셋째, 식품 과학과 의약품 개발 간의 융합 연구를 활성화한다. 넷째, 나노 기술과 약물전달 시스템의 발전을 가속화한다. 다섯째, 시스템 생물학 및 대사체학 연구의 새로운 모델을 제시한다. 여섯째, 식품 가공 기술 및 기능성 식품 개발 분야의 혁신을 유도한다. ❏ 경제·사회 측면: 식품 단백질 유래 생리활성 펩타이드 연구의 경제 사회적 기대 효과는 다음과 같다. 첫째, 식품 산업의 부가가치 향상 및 새로운 시장 창출에 기여한다. 둘째, 만성질환 예방 및 관리를 통한 국민 의료비 절감 효과를 가져온다. 셋째, 식품 폐기물의 고부가가치화를 통한 환경 문제 해결에 기여한다. 넷째, 고령화 사회에 대응한 건강 증진 솔루션을 제공한다. 다섯째, 천연물 기반 신약 개발을 통한 제약 산업 경쟁력 강화에 기여한다. 여섯째, 기능성 식품 및 건강기능식품 시장의 확대로 관련 산업 성장을 촉진한다.

구분	키워드
국문	생리활성 펩타이드, 식품 단백질, 기능성 식품, 항산화, 항고혈압, 효소 가수분해, 펩타이드 설계, 펩타이드 전달 시스템, 생체이용률, 나노캡슐화, 시스템 생물학
영문	Bioactive peptides, Food proteins, Functional foods, Antioxidant, Antihypertensive, Enzymatic hydrolysis, Peptide design, Peptide delivery system, Bioavailability, Nanoencapsulation, Systems biology

핵심문헌 목록
2012-2023년도 출판 문헌 중 고피인용문헌 상위 10선
번호	출판년도	피인용수	저자	제목	출처	DOI
1	2012	621	Udenigwe, CC and Aluko, RE	Food Protein-Derived Bioactive Peptides: Production, Processing, and Potential Health Benefits	Journal of Food Science	10.1111/j.1750-3841.2011.02455.x
2	2012	550	Chalamaiah, M et al.	Fish protein hydrolysates: Proximate composition, amino acid composition, antioxidant activities and applications: A review	Food Chemistry	10.1016/j.foodchem.2012.06.100
3	2016	480	Zou, TB et al.	The Structure-Activity Relationship of the Antioxidant Peptides from Natural Proteins	Molecules	10.3390/molecules21010072
4	2012	430	Harnedy, PA and FitzGerald, RJ	Bioactive peptides from marine processing waste and shellfish: A review	Journal of Functional Foods	10.1016/j.jff.2011.09.001
5	2019	401	Minkiewicz, P et al.	BIOPEP-UWM Database of Bioactive Peptides: Current Opportunities	International Journal of Molecular Sciences	10.3390/ijms20235978
6	2018	376	Chakrabarti, S et al.	Food-Derived Bioactive Peptides in Human Health: Challenges and Opportunities	Nutrients	10.3390/nu10111738
7	2016	350	Sila, A and Bougatef, A	Antioxidant peptides from marine by-products: Isolation, identification and application in food systems. A review	Journal of Functional Foods	10.1016/j.jff.2015.11.007
8	2018	344	Chalamaiah, M et al.	Immunomodulatory and anticancer protein hydrolysates (peptides) from food proteins: A review	Food Chemistry	10.1016/j.foodchem.2017.10.087
9	2013	343	Tavano, OL	Protein hydrolysis using proteases: An important tool for food biotechnology	Journal of Molecular Catalysis B-Enzymatic	10.1016/j.molcatb.2013.01.011
10	2014	338	Singh, BP et al.	Functional significance of bioactive peptides derived from soybean	Peptides	10.1016/j.peptides.2014.01.022

11.4.5.2 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
지표 종합점수	90.00	Q1	79.53	83.13

비교 기준

• 전체(4215개) 5분위 구간은 클러스터 선별을 위한 점수부여를 위해 라이덴 클러스터 전체 4215개 기준의 5분위 등급
• 소속 meso 내부 평균은 해당 클러스터가 속한 세부 영역(meso) 단위에서 산출한 각 클러스터 지표값의 평균 (A)
• 선별(371개)간 평균은 선별된 371개 클러스터들의 해당 지표값 평균 (B)
• 비교 meso 내부평균은 해당 클러스터 지표값과 A를 대상으로 함
• 비교 선별(371개)평균은 해당 클러스터 지표값과 B를 대상으로 함

성장성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	0.99	S2	0.78	0.90
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	0.99	S1	0.60	0.88
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	2.65	Q1	2.39	5.06
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	11.35	Q1	9.16	11.16
신규성 (가중 평균년도)	2,015.70	Q1	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	11.87	Q1	12.73	17.32
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	28.18	Q1	29.60	32.50

영향력
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	14.35	Q1	16.16	18.17
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	12.23	Q1	14.04	15.83

융합성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	2.65	Q3	2.93	2.39
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	2.31	Q2	2.41	2.12
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	2,851.00	Q3	7,671.00	14,084.82

산업연계성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	16.52	Q1	13.49	13.49
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	8.54	Q1	6.61	8.33
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	5.69	Q2	7.58	5.96
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	2.26	Q2	2.90	2.54

투자기반성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	98.68	Q1	79.61	185.36
연계과제수 (2017-2021)	173.00	Q1	194.12	297.65

한국 연구기반·수준
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
한국 점유율 (2006-2021)	5.47	Q1	5.65	5.41
한국 점유율 (2017-2021)	4.59	Q2	4.70	5.34
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	10.15	Q3	13.37	15.50
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	7.04	Q4	13.51	14.46

11.4.6 해조류 유래 생리활성 물질 개발 및 응용 기술

11.4.6.1 기술 리포트

구분	아이템 이름
cluster_id	1470
기술명(국문)	해조류 유래 생리활성 물질 개발 및 응용 기술
기술명(영문)	Development and Application of Seaweed-Derived Bioactive Compounds
기술명 상세 (국문)	해조류 유래 생리활성 물질의 추출, 특성 분석 및 기능성 식품, 의약품, 화장품 산업 응용 기술 개발
기술명 상세 (영문)	Extraction, Characterization, and Application of Seaweed-Derived Bioactive Compounds in Functional Food, Pharmaceutical, and Cosmetic Industries

정의 및 개념
해조류 유래 생리활성 물질 개발 및 응용 기술은 해조류에서 추출한 다양한 생리활성 물질(폴리페놀, 다당류, 펩타이드, 지질 등)의 구조와 기능을 분석하고, 이를 기능성 식품, 의약품, 화장품 등에 활용하는 기술이다. 주요 세부기술로는 해조류 생리활성 물질의 추출 및 정제 기술, 구조 분석 기술, 생리활성 평가 기술, 그리고 산업적 응용 기술 등이 포함된다.

필요성
해조류 유래 생리활성 물질 개발 및 응용 기술의 필요성은 다음과 같다. 첫째, 지속 가능한 해양 자원의 활용이 요구되는 시점에서 해조류는 풍부하고 재생 가능한 자원으로 주목받고 있다. 둘째, 해조류에 함유된 다양한 생리활성 물질들은 항산화, 항염증, 항암, 항당뇨 등 다양한 건강 증진 효과를 가지고 있어 기능성 식품 및 의약품 개발에 활용될 수 있다. 셋째, 합성 화학물질에 대한 우려가 증가하면서 천연 유래 성분에 대한 수요가 증가하고 있어, 해조류 유래 생리활성 물질은 화장품 및 개인 퍼스널 케어(personal care) 제품 산업에서도 주목받고 있다. 넷째, 해조류 산업의 부산물을 활용한 고부가가치 제품 개발은 순환 경제(circular economy) 실현에 기여할 수 있다.

최신 동향

해조류 유래 생리활성 물질 개발 및 응용 기술의 최신 연구동향은 다음과 같다. 첫째, 초음파, 마이크로웨이브, 효소 등을 이용한 친환경적이고 효율적인 추출 기술이 개발되고 있다. 둘째, 푸코이단(fucoidan), 알긴산(alginate), 카라기난(carrageenan) 등 해조류 다당류의 구조-활성 관계 연구가 활발히 진행되고 있으며, 이를 통해 맞춤형 기능성 소재 개발이 가능해지고 있다. 셋째, 해조류 유래 생리활성 물질의 항염증, 항산화, 항암, 항바이러스 효과에 대한 실험 환경 (in vitro) 및 생체 내 (in vivo) 연구가 확대되고 있다. 넷째, 해조류 유래 물질을 이용한 나노입자 제조 및 약물 전달 시스템 개발 연구가 진행되고 있다. 다섯째, 해조류 유래 물질의 장내 미생물 조절 효과 및 프리바이오틱스로서의 가능성이 주목받고 있다.

연구 목표

❏ 과제명: 해조류 유래 생리활성 물질의 고효율 추출 및 정제 기술 개발 ❏ 연구내용: 초음파, 마이크로웨이브, 효소 등을 활용한 친환경적이고 경제적인 추출 기술을 개발한다. 또한, 크로마토그래피 등을 이용한 고순도 정제 기술을 확립하여 산업적 활용도를 높인다. ❏ 과제명: 해조류 유래 다당류의 구조-활성 관계 규명 및 기능성 향상 기술 개발 ❏ 연구내용: 푸코이단, 알긴산, 카라기난 등 주요 해조류 다당류의 구조와 생리활성 간의 관계를 규명한다. 이를 바탕으로 화학적 또는 효소적 방법을 통해 기능성을 향상시키는 기술을 개발한다. ❏ 과제명: 해조류 유래 생리활성 물질의 항염증, 항산화, 항암 메커니즘 규명 ❏ 연구내용: 다양한 실험 환경 (in vitro) 및 생체 내 (in vivo) 모델을 이용하여 해조류 유래 생리활성 물질의 작용 메커니즘을 규명한다. 특히 신호전달 경로 및 유전자 발현 조절 측면에서 심층적인 연구를 수행한다. ❏ 과제명: 해조류 유래 물질을 이용한 나노입자 제조 및 약물 전달 시스템 개발 ❏ 연구내용: 해조류 유래 다당류를 이용하여 안정성과 생체 적합성이 우수한 나노입자를 제조한다. 이를 활용하여 약물 및 기능성 성분의 전달 효율을 높이는 시스템을 개발한다. ❏ 과제명: 해조류 유래 물질의 장내 미생물 조절 효과 및 프리바이오틱스 개발 ❏ 연구내용: 해조류 유래 다당류 및 올리고당의 장내 미생물 조절 효과를 실험 환경 (in vitro) 및 생체 내 (in vivo) 모델에서 평가한다. 이를 바탕으로 효과적인 프리바이오틱스 소재를 개발하고 임상 연구를 수행한다. ❏ 과제명: 해조류 유래 생리활성 물질의 산업적 응용 기술 개발 ❏ 연구내용: 해조류 유래 생리활성 물질을 기능성 식품, 의약품, 화장품 등에 적용하기 위한 제형화 기술을 개발한다. 또한, 대량 생산 공정 최적화 및 품질 관리 기술을 확립한다.

도전할 기술 영역 또는 복합 난제
해조류 유래 생리활성 물질 개발 및 응용 기술 분야에서 도전해야 할 기술적 난제와 한계점은 다음과 같다. 첫째, 해조류의 종류, 채취 시기, 생육 환경 등에 따라 생리활성 물질의 함량과 특성이 크게 달라지므로, 이를 표준화하고 일관성 있는 품질을 확보하는 것이 어렵다. 둘째, 해조류 유래 생리활성 물질의 낮은 생체이용률과 안정성은 실제 응용에 있어 큰 장애물이 되고 있다. 셋째, 해조류 유래 물질의 복잡한 구조로 인해 정확한 구조-활성 관계를 규명하는 데 어려움이 있다. 넷째, 대규모 생산 시 경제성 확보와 환경 친화적인 공정 개발이 필요하다. 다섯째, 해조류 유래 물질의 안전성에 대한 장기적인 연구와 규제 기준 마련이 필요하다.

도전 극복 방향
해조류 유래 생리활성 물질 개발 및 응용 기술의 도전 과제를 극복하기 위한 방향은 다음과 같다. 첫째, 해조류 양식 기술 개선 및 표준화된 추출 공정 개발을 통해 일관된 품질의 원료를 확보한다. 둘째, 나노기술, 캡슐화 기술 등을 활용하여 생체이용률과 안정성을 향상시킨다. 셋째, 첨단 분석 기술(NMR, MS 등)과 생물정보학적 접근을 통해 구조-활성 관계를 정밀하게 규명한다. 넷째, 바이오 리파이너리(bio refinery) 개념을 도입하여 해조류의 총체적 활용을 통한 경제성을 확보하고, 친환경 공정 기술을 개발한다. 다섯째, 장기 독성 평가 및 임상 연구를 통해 안전성 데이터를 축적하고, 국제 표준화 작업을 추진한다.

예상 성과물
해조류 유래 생리활성 물질 개발 및 응용 기술의 예상 성과물은 다음과 같다. 첫째, 고효율, 친환경 해조류 생리활성 물질 추출 및 정제 기술. 둘째, 기능성이 향상된 해조류 유래 다당류 및 올리고당 소재. 셋째, 해조류 유래 생리활성 물질의 작용 메커니즘 규명 및 관련 기술. 논문, 특허. 넷째, 해조류 유래 물질을 이용한 나노입자 및 약물 전달 시스템. 다섯째, 프리바이오틱스로서의 해조류 유래 물질 및 관련 제품. 여섯째, 해조류 유래 생리활성 물질을 함유한 기능성 식품, 의약품, 화장품 제품. 이러한 성과물들은 식품, 제약, 화장품, 농업, 환경 등 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

기대 효과

❏ 과학기술 측면: 해조류 유래 생리활성 물질 개발 및 응용 기술의 과학 기술적 기대 효과는 다음과 같다. 첫째, 해양 생물자원의 고부가가치화 및 활용도 증대를 통해 해양 생명공학 기술 발전에 기여할 수 있다. 둘째, 해조류 유래 생리활성 물질의 구조-활성 관계 규명을 통해 새로운 의약품 후보 물질 발굴 및 약물 설계에 활용될 수 있다. 셋째, 해조류 유래 물질을 이용한 나노기술 및 약물 전달 시스템 개발은 바이오 융합 기술 발전을 촉진할 수 있다. 넷째, 해조류 유래 물질의 장내 미생물 조절 효과 연구는 마이크로바이옴 연구 분야 발전에 기여할 수 있다. 다섯째, 친환경적인 추출 및 생산 기술 개발은 그린 바이오 기술 발전을 촉진할 수 있다. ❏ 경제·사회 측면: 해조류 유래 생리활성 물질 개발 및 응용 기술의 경제 사회적 기대 효과는 다음과 같다. 첫째, 해조류 산업의 고부가가치화를 통해 연안 지역 경제 활성화 및 일자리 창출에 기여할 수 있다. 둘째, 천연 유래 기능성 소재에 대한 소비자 수요를 충족시켜 관련 산업의 성장을 촉진할 수 있다. 셋째, 해조류 유래 생리활성 물질을 활용한 건강기능식품 및 의약품 개발은 국민 건강 증진 및 의료비 절감 효과를 가져올 수 있다. 넷째, 해조류 양식 및 활용 증대를 통해 탄소 흡수원 확대 및 기후변화 대응에 기여할 수 있다. 다섯째, 해조류 부산물의 활용을 통한 순환 경제 실현 및 해양 환경 보호에 기여할 수 있다.

구분	키워드
국문	해조류, 생리활성 물질, 푸코이단, 알긴산, 카라기난, 항산화, 항염증, 프리바이오틱스, 나노입자, 약물 전달 시스템, 기능성 식품, 화장품, 의약품
영문	seaweed, bioactive compounds, fucoidan, alginate, carrageenan, antioxidant, anti-inflammatory, prebiotics, nanoparticles, drug delivery system, functional food, cosmetics, pharmaceuticals

핵심문헌 목록
2012-2023년도 출판 문헌 중 고피인용문헌 상위 10선
번호	출판년도	피인용수	저자	제목	출처	DOI
1	2017	800	Wells, ML et al.	Algae as nutritional and functional food sources: revisiting our understanding	Journal of Applied Phycology	10.1007/s10811-016-0974-5
2	2013	537	Necas, J and Bartosikova, L	Carrageenan: a review	Veterinarni Medicina	10.17221/6758-VETMED
3	2012	532	Wargacki, AJ et al.	An Engineered Microbial Platform for Direct Biofuel Production from Brown Macroalgae	Science	10.1126/science.1214547
4	2013	404	Wei, N et al.	Marine macroalgae: an untapped resource for producing fuels and chemicals	Trends in Biotechnology	10.1016/j.tibtech.2012.10.009
5	2015	388	Raposo, MFD et al.	Marine Polysaccharides from Algae with Potential Biomedical Applications	Marine Drugs	10.3390/md13052967
6	2014	379	Li, L et al.	Carrageenan and its applications in drug delivery	Carbohydrate Polymers	10.1016/j.carbpol.2013.12.008
7	2015	334	Schiener, P et al.	The seasonal variation in the chemical composition of the kelp species Laminaria digitata, Laminaria hyperborea, Saccharina latissima and Alaria esculenta	Journal of Applied Phycology	10.1007/s10811-014-0327-1
8	2016	333	Cunha, L and Grenha, A	Sulfated Seaweed Polysaccharides as Multifunctional Materials in Drug Delivery Applications	Marine Drugs	10.3390/md14030042
9	2012	330	Mohamed, S et al.	Seaweeds: A sustainable functional food for complementary and alternative therapy	Trends in Food Science & Technology	10.1016/j.tifs.2011.09.001
10	2016	327	Makkar, HPS et al.	Seaweeds for livestock diets: A review	Animal Feed Science And Technology	10.1016/j.anifeedsci.2015.09.018

11.4.6.2 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
지표 종합점수	107.00	Q1	79.53	83.13

비교 기준

• 전체(4215개) 5분위 구간은 클러스터 선별을 위한 점수부여를 위해 라이덴 클러스터 전체 4215개 기준의 5분위 등급
• 소속 meso 내부 평균은 해당 클러스터가 속한 세부 영역(meso) 단위에서 산출한 각 클러스터 지표값의 평균 (A)
• 선별(371개)간 평균은 선별된 371개 클러스터들의 해당 지표값 평균 (B)
• 비교 meso 내부평균은 해당 클러스터 지표값과 A를 대상으로 함
• 비교 선별(371개)평균은 해당 클러스터 지표값과 B를 대상으로 함

성장성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	1.00	S1	0.78	0.90
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	0.99	S1	0.60	0.88
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	2.80	Q1	2.39	5.06
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	8.84	Q1	9.16	11.16
신규성 (가중 평균년도)	2,015.63	Q1	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	12.03	Q1	12.73	17.32
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	29.78	Q1	29.60	32.50

영향력
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	15.92	Q1	16.16	18.17
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	12.16	Q1	14.04	15.83

융합성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	3.96	Q1	2.93	2.39
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	2.54	Q2	2.41	2.12
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	344.00	Q4	7,671.00	14,084.82

산업연계성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	14.89	Q1	13.49	13.49
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	7.57	Q1	6.61	8.33
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	8.76	Q1	7.58	5.96
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	3.62	Q1	2.90	2.54

투자기반성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	354.50	Q1	79.61	185.36
연계과제수 (2017-2021)	687.00	Q1	194.12	297.65

한국 연구기반·수준
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
한국 점유율 (2006-2021)	17.29	Q1	5.65	5.41
한국 점유율 (2017-2021)	14.07	Q1	4.70	5.34
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	17.54	Q2	13.37	15.50
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	13.57	Q3	13.51	14.46

11.4.7 지속가능한 식품 시스템 및 대체 단백질 개발

11.4.7.1 기술 리포트

구분	아이템 이름
cluster_id	1511
기술명(국문)	지속가능한 식품 시스템 및 대체 단백질 개발
기술명(영문)	Sustainable Food Systems and Alternative Protein Development
기술명 상세 (국문)	지속가능한 식품 시스템 구축과 환경 친화적 대체 단백질 개발을 통한 식량 안보 강화 프로젝트
기술명 상세 (영문)	Enhancing Food Security through Sustainable Food Systems and Environmentally Friendly Alternative Protein Development Project

정의 및 개념
지속가능한 식품 시스템 및 대체 단백질 개발은 환경 영향을 최소화하면서 영양가 있는 식품을 생산하고 소비하는 방식을 연구하는 분야이다. 이는 식물 기반 식품, 배양육(cultured meat), 곤충 단백질 등의 대체 단백질 개발, 식품 생산의 온실가스 배출 감소, 자원 효율성 향상, 그리고 건강하고 지속가능한 식단 촉진을 포함한다. 또한 식품 시스템의 전체 생애주기 평가(life cycle assessment)를 통해 환경 영향을 분석하고, 순환 경제 원칙을 적용하여 식품 폐기물을 줄이는 방안도 연구한다.

필요성
지속가능한 식품 시스템 및 대체 단백질 개발 연구는 다음과 같은 이유로 필요하다. 첫째, 기후변화 대응을 위해 식품 생산의 온실가스 배출을 줄여야 한다. 둘째, 인구 증가와 자원 고갈로 인한 식량 안보 위협에 대비해야 한다. 셋째, 건강한 식단 촉진을 통해 비전염성 질병 예방이 필요하다. 넷째, 동물 복지 향상과 윤리적 소비에 대한 사회적 요구가 증가하고 있다. 다섯째, 식품 산업의 지속가능성 향상을 통한 경제적 기회 창출이 가능하다. 이러한 복합적인 요인들로 인해 지속가능한 식품 시스템 구축과 대체 단백질 개발이 현재 주목받고 있다.

최신 동향
최근 연구 동향은 다음과 같다. 첫째, 식물 기반 대체육(plant-based meat) 개발이 활발히 진행되고 있으며, 맛과 질감 개선에 초점을 맞추고 있다. 둘째, 배양육 기술이 발전하여 상용화 단계에 근접하고 있으나, 대량 생산과 비용 절감이 과제로 남아있다. 셋째, 식품의 환경 영향 평가를 위한 정교한 방법론이 개발되고 있으며, 특히 온실가스 배출, 토지 및 수자원 사용에 대한 연구가 진행 중이다. 넷째, 지속가능한 식단(예: EAT-Lancet 식단)의 건강 및 환경 영향에 대한 대규모 역학 연구가 수행되고 있다. 다섯째, 식품 시스템의 순환성 향상을 위한 부산물 활용 및 폐기물 감소 기술 개발이 진행 중이다.

연구 목표

❏ 과제명: 차세대 식물 기반 대체육 개발 ❏ 연구내용: 식물 단백질의 조직화 기술을 개선하여 육류와 유사한 질감을 구현한다. 풍미 개선을 위한 천연 향료 개발 및 영양 프로파일 최적화 연구를 수행한다. 대량 생산 시스템 구축을 통해 가격 경쟁력을 확보한다. ❏ 과제명: 배양육 생산 효율성 향상 및 상용화 ❏ 연구내용: 무혈청 배지 개발을 통해 생산 비용을 절감한다. 대규모 바이오리액터 설계 및 운영 기술을 개발한다. 배양육의 안전성 평가 및 규제 프레임워크를 구축한다. ❏ 과제명: 지속가능한 식품 시스템 모델링 및 최적화 ❏ 연구내용: 식품 생산, 유통, 소비의 전 과정에 대한 통합적 모델을 개발한다. 다양한 시나리오에 따른 환경 영향 및 영양 결과를 시뮬레이션한다. 지역 특성을 고려한 최적화된 식품 시스템 설계 방법론을 제시한다. ❏ 과제명: 순환 경제 기반 식품 부산물 활용 기술 개발 ❏ 연구내용: 식품 생산 및 가공 과정에서 발생하는 부산물의 영양 및 기능성 성분을 분석한다. 부산물을 활용한 고부가가치 식품 소재 개발 기술을 연구한다. 식품 폐기물의 퇴비화 및 바이오에너지 전환 기술을 개발한다. ❏ 과제명: 지속가능한 식단의 건강 영향 평가 ❏ 연구내용: 다양한 지속가능한 식단 모델의 장기적 건강 영향을 평가하는 대규모 코호트 연구를 수행한다. 식물 기반 식단과 만성질환 예방 효과의 인과관계를 규명한다. 개인화된 지속가능한 식단 추천 알고리즘을 개발한다. ❏ 과제명: 소비자 행동 변화를 위한 효과적인 정책 및 교육 프로그램 개발 ❏ 연구내용: 지속가능한 식품 선택에 영향을 미치는 심리적, 사회적 요인을 분석한다. 행동경제학 이론을 적용한 넛지(nudge) 전략을 개발한다. 학교 및 지역사회 기반의 식생활 교육 프로그램의 효과성을 평가한다.

도전할 기술 영역 또는 복합 난제

지속가능한 식품 시스템 및 대체 단백질 개발 분야에서 직면한 주요 기술적 난제는 다음과 같다. 첫째, 대체 단백질 제품의 관능적 품질 개선이다. 특히 배양육의 경우 근섬유 조직화 및 지방 조직 형성 기술이 필요하다. 둘째, 대체 단백질의 영양학적 균형 확보이다. 필수 아미노산, 비타민 B12, 철분 등의 적절한 공급이 과제이다. 셋째, 대량 생산 시 발생하는 비용 문제이다. 특히 배양육의 경우 배지 비용 절감이 중요하다. 넷째, 식품 시스템 전반의 온실가스 배출 감소이다. 농업 생산, 가공, 유통, 소비 각 단계에서의 혁신이 필요하다. 다섯째, 소비자 수용성 향상이다. 대체 단백질에 대한 거부감과 ’가공식품’이라는 인식 개선이 필요하다. 여섯째, 규제 및 표준화 문제이다. 새로운 식품 기술에 대한 안전성 평가 및 라벨링 기준 마련이 시급하다.

도전 극복 방향

이러한 도전을 극복하기 위한 방향은 다음과 같다. 첫째, 학제간 연구 협력을 강화해야 한다. 식품공학, 생명공학, 농학, 영양학, 환경과학 등 다양한 분야의 전문가들이 협력하여 통합적 접근법을 개발해야 한다. 둘째, 첨단 기술을 적극 활용해야 한다. 3D 바이오프린팅, 인공지능, 합성생물학 등의 기술을 식품 개발에 적용해야 한다. 셋째, 순환 경제 원칙을 식품 시스템에 도입해야 한다. 부산물 활용, 폐기물 감소, 자원 재순환 등을 통해 시스템 효율성을 높여야 한다. 넷째, 소비자 참여형 연구 및 교육을 강화해야 한다. 소비자의 니즈를 반영한 제품 개발과 함께 지속가능한 식생활에 대한 인식 제고가 필요하다. 다섯째, 국제 협력을 통한 규제 조화를 추진해야 한다. 새로운 식품 기술에 대한 글로벌 표준을 마련하여 산업 발전을 촉진해야 한다.

예상 성과물
본 연구를 통해 다음과 같은 성과물이 예상된다. 첫째, 고품질의 식물 기반 대체육 및 배양육 제품이 개발될 것이다. 둘째, 식품 생산의 환경 영향을 최소화하는 지속가능한 농업 기술이 개발될 것이다. 셋째, 식품 시스템의 온실가스 배출을 정확히 측정하고 저감하는 기술이 확립될 것이다. 넷째, 식품 부산물을 활용한 고부가가치 소재 및 제품이 개발될 것이다. 다섯째, 개인화된 지속가능한 식단 추천 시스템이 구축될 것이다. 이러한 성과물들은 식품 산업, 농업, 환경 정책, 공중 보건 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것이다.

기대 효과

❏ 과학기술 측면: 본 연구를 통해 다음과 같은 과학 기술적 기대 효과가 예상된다. 첫째, 식품 생명공학 기술의 발전이다. 특히 배양육 기술은 조직공학, 줄기세포 연구 등 생명과학 전반에 기여할 것이다. 둘째, 식품 시스템의 환경 영향 평가 방법론이 고도화될 것이다. 이는 기후변화 연구에도 중요한 기여를 할 것이다. 셋째, 식품 가공 기술의 혁신이다. 식물 단백질의 조직화 기술은 다양한 식품 개발에 응용될 수 있다. 넷째, 영양학적 지식의 확장이다. 대체 단백질의 영양 특성 연구는 인체 영양에 대한 이해를 높일 것이다. 다섯째, 농업 기술의 발전이다. 지속가능한 작물 재배 기술은 농업 생산성 향상에 기여할 것이다. ❏ 경제·사회 측면: 본 연구의 경제 사회적 기대 효과는 다음과 같다. 첫째, 새로운 식품 산업 분야 창출을 통한 경제 성장이다. 대체 단백질 시장은 높은 성장 잠재력을 가지고 있다. 둘째, 농업 부문의 지속가능성 향상이다. 이는 농촌 경제의 안정화에 기여할 것이다. 셋째, 식량 안보 강화이다. 다양한 단백질 공급원 확보로 식량 위기 대응 능력이 향상될 것이다. 넷째, 국민 건강 증진이다. 건강하고 지속가능한 식단 보급으로 만성질환 예방에 기여할 것이다. 다섯째, 환경 보호 및 기후변화 대응이다. 식품 시스템의 환경 영향 감소는 국가 온실가스 감축 목표 달성에 기여할 것이다. 여섯째, 동물 복지 향상이다. 대체 단백질 보급으로 집약적 축산업에 대한 의존도가 감소할 것이다.

구분	키워드
국문	지속가능한 식품 시스템, 대체 단백질, 대체육, 배양육, 식물 기반 식품, 배양육, 온실가스 감축, 식량 안보, 순환 경제, 생명공학, 영양학, 소비자 행동
영문	Sustainable food systems, Alternative proteins, Plant-based meat, Cultured meat, Plant-based foods, Cultured meat, Greenhouse gas reduction, Food security, Circular economy, Biotechnology, Nutrition, Consumer behavior

핵심문헌 목록
2012-2023년도 출판 문헌 중 고피인용문헌 상위 10선
번호	출판년도	피인용수	저자	제목	출처	DOI
1	2019	4651	Willett, W et al.	Food in the Anthropocene: the EAT-Lancet Commission on healthy diets from sustainable food systems	Lancet	10.1016/S0140-6736(18)31788-4
2	2018	2251	Poore, J and Nemecek, T	Reducing food’s environmental impacts through producers and consumers	Science	10.1126/science.aaq0216
3	2014	1897	Tilman, D and Clark, M	Global diets link environmental sustainability and human health	Nature	10.1038/nature13959
4	2018	1443	Springmann, M et al.	Options for keeping the food system within environmental limits	Nature	10.1038/s41586-018-0594-0
5	2012	1223	Vermeulen, SJ et al.	Climate Change and Food Systems	Annual Review of Environment And Resources, Vol 37	10.1146/annurev-environ-020411-130608
6	2012	1200	Seufert, V et al.	Comparing the yields of organic and conventional agriculture	Nature	10.1038/nature11069
7	2018	943	Godfray, HCJ et al.	Meat consumption, health, and the environment	Science	10.1126/science.aam5324
8	2021	791	Crippa, M et al.	Food systems are responsible for a third of global anthropogenic GHG emissions	Nature Food	10.1038/s43016-021-00225-9
9	2016	771	Reganold, JP and Wachter, JM	Organic agriculture in the twenty-first century	Nature Plants	10.1038/NPLANTS.2015.221
10	2013	710	Herrero, M et al.	Biomass use, production, feed efficiencies, and greenhouse gas emissions from global livestock systems	Proceedings of The National Academy of Sciences of The United States of America	10.1073/pnas.1308149110

11.4.7.2 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
지표 종합점수	74.00	Q1	79.53	83.13

비교 기준

• 전체(4215개) 5분위 구간은 클러스터 선별을 위한 점수부여를 위해 라이덴 클러스터 전체 4215개 기준의 5분위 등급
• 소속 meso 내부 평균은 해당 클러스터가 속한 세부 영역(meso) 단위에서 산출한 각 클러스터 지표값의 평균 (A)
• 선별(371개)간 평균은 선별된 371개 클러스터들의 해당 지표값 평균 (B)
• 비교 meso 내부평균은 해당 클러스터 지표값과 A를 대상으로 함
• 비교 선별(371개)평균은 해당 클러스터 지표값과 B를 대상으로 함

성장성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	1.00	S1	0.78	0.90
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	1.00	S1	0.60	0.88
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	5.26	Q1	2.39	5.06
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	24.20	Q1	9.16	11.16
신규성 (가중 평균년도)	2,016.70	Q1	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	19.54	Q1	12.73	17.32
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	38.49	Q1	29.60	32.50

영향력
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	16.59	Q1	16.16	18.17
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	16.60	Q1	14.04	15.83

융합성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	3.17	Q2	2.93	2.39
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	3.17	Q1	2.41	2.12
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	35,965.50	Q1	7,671.00	14,084.82

산업연계성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	1.93	Q4	13.49	13.49
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	1.66	Q3	6.61	8.33
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	1.19	Q3	7.58	5.96
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	0.75	Q3	2.90	2.54

투자기반성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	17.53	Q3	79.61	185.36
연계과제수 (2017-2021)	41.00	Q3	194.12	297.65

한국 연구기반·수준
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
한국 점유율 (2006-2021)	1.14	Q4	5.65	5.41
한국 점유율 (2017-2021)	1.44	Q4	4.70	5.34
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	0.00	Q5	13.37	15.50
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	14.97	Q3	13.51	14.46

11.4.8 지질 기반 나노 약물전달시스템 개발

11.4.8.1 기술 리포트

구분	아이템 이름
cluster_id	1537
기술명(국문)	지질 기반 나노 약물전달시스템 개발
기술명(영문)	Development of Lipid-Based Nano Drug Delivery Systems
기술명 상세 (국문)	생체적합성 지질 나노입자를 이용한 난용성 약물의 표적 전달 및 생체이용률 향상 기술 개발
기술명 상세 (영문)	Development of Targeted Delivery and Bioavailability Enhancement Technology for Poorly Soluble Drugs Using Biocompatible Lipid Nanoparticles

정의 및 개념
지질 기반 나노 약물전달시스템은 생체적합성 지질을 이용하여 나노크기의 입자를 형성하고, 이를 통해 난용성 약물의 용해도, 안정성, 생체이용률을 향상시키는 기술이다. 주요 세부기술로는 고체 지질 나노입자(Solid Lipid Nanoparticles, SLN), 나노구조 지질 운반체(Nanostructured Lipid Carriers, NLC), 나노에멀젼(Nanoemulsion), 자가유화 약물전달시스템(Self-Emulsifying Drug Delivery Systems, SEDDS) 등이 있다. 이들 기술은 약물의 표적 전달, 서방형 방출, 경구 흡수 개선 등 다양한 목적으로 활용된다.

필요성
지질 기반 나노 약물전달시스템의 필요성은 다음과 같다. 첫째, 신약 개발 과정에서 발견되는 많은 후보 물질들이 낮은 용해도와 생체이용률로 인해 개발이 중단되는 문제를 해결할 수 있다. 둘째, 기존 약물의 효능을 개선하고 부작용을 줄일 수 있는 새로운 제형 개발이 가능하다. 셋째, 혈액뇌장벽(Blood-Brain Barrier)과 같은 생체 장벽을 극복하여 중추신경계 질환 치료제 개발에 기여할 수 있다. 넷째, 항암제의 표적 전달을 통해 암 치료의 효율성을 높이고 부작용을 줄일 수 있다. 다섯째, 경구 투여가 어려운 약물의 생체이용률을 개선하여 환자의 편의성을 높일 수 있다. 이러한 이유로 지질 기반 나노 약물전달시스템은 현재 제약 및 생명공학 분야에서 큰 주목을 받고 있다.

최신 동향

지질 기반 나노 약물전달시스템의 최신 연구동향은 다음과 같다. 첫째, 지질 나노입자의 표면 개질을 통한 표적 전달 효율 향상 연구가 활발히 진행되고 있다. 예를 들어, 락토페린(Lactoferrin)이나 키토산(Chitosan) 등을 이용한 표면 개질을 통해 뇌 표적 전달 효율을 높이는 연구가 보고되었다. 둘째, 다기능성 나노입자 개발이 주목받고 있다. 약물과 진단제를 동시에 탑재한 테라노스틱(Theranostic) 나노입자 개발이 그 예이다. 셋째, 자연 유래 지질을 이용한 친환경적이고 생체적합성이 높은 나노입자 개발이 증가하고 있다. 넷째, 품질 설계 기반(Quality by Design, QbD) 접근법을 통한 나노입자 최적화 및 대량 생산 기술 개발이 진행되고 있다. 다섯째, 경구 투여 후 장간막 림프계를 통한 약물 전달 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 이를 통해 간 초회 대사를 회피하고 생체이용률을 높이는 전략이 개발되고 있다.

연구 목표

❏ 과제명: 뇌 표적 지질 나노입자 개발 ❏ 연구내용: 혈액뇌장벽을 효과적으로 통과할 수 있는 지질 나노입자를 개발한다. 표면 개질 기술과 리간드 선택을 최적화하여 중추신경계 질환 치료제의 뇌 전달 효율을 향상시킨다. ❏ 과제명: 장간막 림프계 표적 나노입자 설계 ❏ 연구내용: 경구 투여 후 장간막 림프계를 통해 효과적으로 흡수되는 지질 나노입자를 개발한다. 이를 통해 간 초회 대사를 회피하고 생체이용률을 크게 향상시킨다. ❏ 과제명: 다기능성 테라노스틱 나노입자 개발 ❏ 연구내용: 진단과 치료 기능을 동시에 수행할 수 있는 다기능성 지질 나노입자를 개발한다. 특히 암 진단 및 치료에 활용 가능한 나노입자 설계에 초점을 맞춘다. ❏ 과제명: 지질 나노입자의 대량 생산 기술 확립 ❏ 연구내용: 품질 설계 기반(QbD) 접근법을 활용하여 지질 나노입자의 대량 생산 공정을 최적화한다. 연속 공정 기술을 도입하여 생산 효율성을 높이고 배치 간 변동성을 최소화한다. ❏ 과제명: 경피 투여용 지질 나노입자 제형 개발 ❏ 연구내용: 피부 투과율이 높고 안정성이 우수한 경피 투여용 지질 나노입자 제형을 개발한다. 특히 난용성 약물의 경피 흡수 개선에 초점을 맞춘다. ❏ 과제명: 자연 유래 지질을 이용한 생체적합성 나노입자 개발 ❏ 연구내용: 식물성 오일 등 자연 유래 지질을 활용하여 생체적합성과 생분해성이 우수한 나노입자를 개발한다. 이를 통해 나노입자의 안전성을 높이고 환경 친화적인 제형을 설계한다.

도전할 기술 영역 또는 복합 난제

지질 기반 나노 약물전달시스템 개발에 있어 주요 도전 과제는 다음과 같다. 첫째, 나노입자의 장기 안정성 확보이다. 지질 나노입자는 보관 중 입자 크기 증가, 약물 누출 등의 문제가 발생할 수 있어 이를 해결하기 위한 기술 개발이 필요하다. 둘째, 표적 지향성 향상이다. 특정 조직이나 세포를 정확히 표적화하는 기술은 여전히 개선의 여지가 있다. 셋째, 생체 내 거동 예측 및 제어 기술이다. 나노입자의 생체 내 분포, 대사, 배설 등을 정확히 예측하고 제어하는 것은 여전히 어려운 과제이다. 넷째, 대량 생산 시 품질 균일성 확보이다. 실험실 규모에서 개발된 나노입자를 대량 생산할 때 동일한 품질을 유지하는 것이 중요한 과제이다. 다섯째, 복합 약물 전달 시스템 개발이다. 두 가지 이상의 약물을 동시에 전달하면서 각 약물의 방출 속도를 독립적으로 제어하는 기술 개발이 필요하다.

도전 극복 방향

지질 기반 나노 약물전달시스템의 도전 과제를 극복하기 위한 방향은 다음과 같다. 첫째, 나노입자의 안정성 향상을 위해 새로운 지질 조성 개발 및 동결건조 기술 최적화 연구가 필요하다. 둘째, 표적 지향성 향상을 위해 다중 리간드 접근법이나 자기장 유도 표적화 등 새로운 전략 개발이 요구된다. 셋째, 생체 내 거동 예측을 위해 인공지능(AI) 기반 예측 모델 개발 및 실시간 이미징 기술 도입이 필요하다. 넷째, 대량 생산 시 품질 균일성 확보를 위해 연속 공정 기술 및 실시간 품질 모니터링 시스템 개발이 요구된다. 다섯째, 복합 약물 전달 시스템 개발을 위해 다층 구조 나노입자 설계 및 자극 반응성 방출 제어 기술 연구가 필요하다. 이러한 접근을 통해 지질 기반 나노 약물전달시스템의 성능을 크게 향상시킬 수 있을 것으로 기대된다.

예상 성과물

지질 기반 나노 약물전달시스템 연구를 통해 다음과 같은 성과물이 예상된다. 첫째, 뇌 표적 약물전달이 가능한 고효율 나노입자 제형이 개발될 것이다. 이는 알츠하이머병, 파킨슨병 등 중추신경계 질환 치료에 활용될 수 있다. 둘째, 경구 투여 시 생체이용률을 크게 향상시킬 수 있는 장간막 림프계 표적 나노입자가 개발될 것이다. 이는 난용성 약물의 경구 제형 개발에 널리 활용될 수 있다. 셋째, 암 진단 및 치료가 동시에 가능한 테라노스틱 나노입자가 개발될 것이다. 이는 개인 맞춤형 암 치료에 기여할 수 있다. 넷째, 지질 나노입자의 대량 생산이 가능한 연속 공정 시스템이 개발될 것이다. 이는 나노의약품의 상용화를 앞당길 수 있다. 다섯째, 경피 투여가 가능한 고효율 나노입자 제형이 개발될 것이다. 이는 만성 질환 치료제의 새로운 투여 경로를 제공할 수 있다. 이러한 성과물들은 제약 산업, 생명공학 산업, 의료기기 산업 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

기대 효과

❏ 과학기술 측면: 지질 기반 나노 약물전달시스템 연구를 통해 다음과 같은 과학 기술적 기대 효과가 예상된다. 첫째, 난용성 약물의 용해도 및 생체이용률 향상 기술이 크게 발전할 것이다. 이는 신약 개발 성공률을 높이는 데 기여할 수 있다. 둘째, 혈액뇌장벽 통과 기술이 발전하여 중추신경계 질환 치료제 개발이 가속화될 것이다. 셋째, 나노입자의 생체 내 거동에 대한 이해가 깊어져 약물 전달의 정밀도가 향상될 것이다. 넷째, 지질 나노입자 제조 기술이 발전하여 나노의약품의 대량 생산이 가능해질 것이다. 다섯째, 다기능성 나노입자 설계 기술이 발전하여 진단과 치료를 동시에 수행할 수 있는 새로운 의료 기술이 등장할 것이다. 이러한 과학 기술적 발전은 제약 및 의료 분야에 혁신을 가져올 것으로 기대된다. ❏ 경제·사회 측면: 지질 기반 나노 약물전달시스템 연구를 통해 다음과 같은 경제 사회적 기대 효과가 예상된다. 첫째, 난치성 질환 치료제 개발이 활성화되어 의료비 절감 및 삶의 질 향상에 기여할 것이다. 둘째, 약물의 부작용 감소로 인해 의료 서비스의 질이 향상될 것이다. 셋째, 나노의약품 시장이 확대되어 새로운 일자리 창출 및 경제 성장에 기여할 것이다. 넷째, 개인 맞춤형 의료 서비스 제공이 가능해져 의료 패러다임의 변화를 가져올 것이다. 다섯째, 경구 및 경피 투여 가능한 나노제형 개발로 환자의 편의성이 크게 향상될 것이다. 이러한 경제 사회적 효과는 국민 건강 증진 및 의료 산업 발전에 크게 기여할 것으로 기대된다.

구분	키워드
국문	지질 나노입자, 약물전달시스템, 생체이용률 향상, 표적 전달, 나노구조 지질 운반체, 자가유화 약물전달시스템, 경구 흡수 개선, 혈액뇌장벽 통과, 테라노스틱, 장간막 림프계 전달
영문	Lipid nanoparticles, Drug delivery system, Bioavailability enhancement, Targeted delivery, Nanostructured lipid carriers, NLC, Self-emulsifying drug delivery system, SEDDS, Oral absorption improvement, Blood-brain barrier penetration, Theranostics, Intestinal lymphatic transport

핵심문헌 목록
2012-2023년도 출판 문헌 중 고피인용문헌 상위 10선
번호	출판년도	피인용수	저자	제목	출처	DOI
1	2012	1049	McClements, DJ	Nanoemulsions versus microemulsions: terminology, differences, and similarities	Soft Matter	10.1039/c2sm06903b
2	2016	803	Gupta, A et al.	Nanoemulsions: formation, properties and applications	Soft Matter	10.1039/c5sm02958a
3	2017	696	Singh, Y et al.	Nanoemulsion: Concepts, development and applications in drug delivery	Journal of Controlled Release	10.1016/j.jconrel.2017.03.008
4	2015	583	Jaiswal, M et al.	Nanoemulsion: an advanced mode of drug delivery system	3 Biotech	10.1007/s13205-014-0214-0
5	2016	457	Beloqui, A et al.	Nanostructured lipid carriers: Promising drug delivery systems for future clinics	Nanomedicine-Nanotechnology Biology And Medicine	10.1016/j.nano.2015.09.004
6	2015	439	Trevaskis, NL et al.	From sewer to saviour - targeting the lymphatic system to promote drug exposure and activity	Nature Reviews Drug Discovery	10.1038/nrd4608
7	2012	421	Solans, C and Solé, I	Nano-emulsions: Formation by low-energy methods	Current Opinion in Colloid & Interface Science	10.1016/j.cocis.2012.07.003
8	2012	407	Das, S et al.	Are nanostructured lipid carriers (NLCs) better than solid lipid nanoparticles (SLNs): Development, characterizations and comparative evaluations of clotrimazole-loaded SLNs and NLCs?	European Journal of Pharmaceutical Sciences	10.1016/j.ejps.2012.05.010
8	2013	407	Tamjidi, F et al.	Nanostructured lipid carriers (NLC): A potential delivery system for bioactive food molecules	Innovative Food Science & Emerging Technologies	10.1016/j.ifset.2013.03.002
9	2012	405	Fathi, M et al.	Nanoencapsulation of food ingredients using lipid based delivery systems	Trends in Food Science & Technology	10.1016/j.tifs.2011.08.003
10	2014	388	Bonifácio, BV et al.	Nanotechnology-based drug delivery systems and herbal medicines: a review	International Journal of Nanomedicine	10.2147/IJN.S52634

11.4.8.2 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
지표 종합점수	75.00	Q1	79.53	83.13

비교 기준

• 전체(4215개) 5분위 구간은 클러스터 선별을 위한 점수부여를 위해 라이덴 클러스터 전체 4215개 기준의 5분위 등급
• 소속 meso 내부 평균은 해당 클러스터가 속한 세부 영역(meso) 단위에서 산출한 각 클러스터 지표값의 평균 (A)
• 선별(371개)간 평균은 선별된 371개 클러스터들의 해당 지표값 평균 (B)
• 비교 meso 내부평균은 해당 클러스터 지표값과 A를 대상으로 함
• 비교 선별(371개)평균은 해당 클러스터 지표값과 B를 대상으로 함

성장성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	0.00	ETC	0.78	0.90
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	0.01	ETC	0.60	0.88
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	1.87	Q1	2.39	5.06
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	7.22	Q1	9.16	11.16
신규성 (가중 평균년도)	2,015.36	Q1	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	10.55	Q1	12.73	17.32
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	27.98	Q1	29.60	32.50

영향력
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	13.80	Q1	16.16	18.17
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	12.65	Q1	14.04	15.83

융합성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	2.75	Q2	2.93	2.39
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	2.01	Q4	2.41	2.12
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	1,414.00	Q3	7,671.00	14,084.82

산업연계성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	16.62	Q1	13.49	13.49
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	6.24	Q2	6.61	8.33
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	20.72	Q1	7.58	5.96
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	6.27	Q1	2.90	2.54

투자기반성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	55.81	Q2	79.61	185.36
연계과제수 (2017-2021)	183.00	Q1	194.12	297.65

한국 연구기반·수준
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
한국 점유율 (2006-2021)	3.76	Q2	5.65	5.41
한국 점유율 (2017-2021)	3.71	Q2	4.70	5.34
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	16.67	Q2	13.37	15.50
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	14.84	Q3	13.51	14.46

11.4.9 식물 플라보노이드 생합성 조절 메커니즘 규명 및 활용 연구

11.4.9.1 기술 리포트

구분	아이템 이름
cluster_id	1671
기술명(국문)	식물 플라보노이드 생합성 조절 메커니즘 규명 및 활용 연구
기술명(영문)	Elucidation and Utilization of Plant Flavonoid Biosynthesis Regulation Mechanisms
기술명 상세 (국문)	환경 스트레스 대응 및 기능성 향상을 위한 식물 플라보노이드 생합성 조절 네트워크 규명 및 활용 기술 개발
기술명 상세 (영문)	Development of Plant Flavonoid Biosynthesis Regulation Network Elucidation and Utilization Technology for Environmental Stress Response and Functional Enhancement

정의 및 개념
식물 플라보노이드 생합성 조절 메커니즘 연구는 식물의 이차 대사산물인 플라보노이드의 생합성 과정과 그 조절 기작을 밝히는 것을 목표로 한다. 이는 전사인자(transcription factors), 효소, 신호전달 경로 등의 복잡한 네트워크를 포함하며, 특히 MYB, bHLH, WD40 등의 전사인자 복합체가 중요한 역할을 한다. 또한 환경 스트레스, 호르몬, 광 등 외부 자극에 대한 식물의 반응과 플라보노이드 생합성 조절 간의 연관성을 탐구한다.

필요성
플라보노이드는 식물의 생장, 발달, 환경 스트레스 대응에 중요한 역할을 하며, 인체에도 다양한 건강 증진 효과가 있다. 따라서 플라보노이드 생합성 조절 메커니즘 연구는 다음과 같은 이유로 필요하다. 첫째, 기후변화에 따른 환경 스트레스 증가로 식물의 적응 메커니즘 이해가 중요해졌다. 둘째, 기능성 식품, 의약품 개발을 위한 고부가가치 물질 생산 기술 개발이 요구된다. 셋째, 작물의 영양가와 품질 향상을 위한 육종 기술 개발에 활용될 수 있다. 넷째, 식물 대사공학을 통한 새로운 바이오 소재 개발 가능성이 높아지고 있다.

최신 동향
최근 연구 동향은 다음과 같다. 첫째, CRISPR/Cas9 등 유전자 편집 기술을 이용한 플라보노이드 생합성 경로 조절 연구가 활발히 진행되고 있다. 둘째, 전사체학, 대사체학 등 오믹스 기술을 통합한 시스템 생물학적 접근이 이루어지고 있다. 셋째, 장거리 RNA 이동, 후성유전학적 조절 등 새로운 조절 메커니즘이 발견되고 있다. 넷째, 환경 스트레스 반응과 플라보노이드 생합성 간의 상호작용에 대한 연구가 증가하고 있다. 다섯째, 미생물 발효를 통한 플라보노이드 생산 등 합성생물학적 접근이 시도되고 있다.

연구 목표

❏ 과제명: 환경 스트레스 반응성 플라보노이드 생합성 조절 네트워크 규명 ❏ 연구내용: 다양한 환경 스트레스 조건에서 플라보노이드 생합성 관련 유전자들의 발현 변화를 분석하고, 스트레스 신호전달 경로와의 연관성을 밝힌다. 이를 통해 환경 적응성 향상을 위한 핵심 조절 인자를 도출한다. ❏ 과제명: 플라보노이드 생합성 경로 특이적 전사인자 복합체 구조 및 기능 연구 ❏ 연구내용: MYB-bHLH-WD40 복합체의 구조를 규명하고, 각 구성 요소의 기능을 분석한다. 특히 플라보노이드 하위 그룹별 생합성 경로 특이성을 결정짓는 요인을 밝힌다. ❏ 과제명: 플라보노이드 수송 및 축적 메커니즘 연구 ❏ 연구내용: 세포 내 플라보노이드 수송체와 액포 내 축적 과정을 규명한다. 또한 조직 간 장거리 이동 메커니즘을 밝혀 전체 식물체 수준의 플라보노이드 분포 조절 원리를 이해한다. ❏ 과제명: 플라보노이드 생합성 경로의 대사 흐름 제어 기술 개발 ❏ 연구내용: 핵심 효소의 활성 조절, 기질 공급 최적화 등을 통해 목표 플라보노이드의 생산성을 향상시키는 기술을 개발한다. 이를 통해 고부가가치 플라보노이드의 효율적 생산 시스템을 구축한다. ❏ 과제명: 플라보노이드 생합성 조절 인자의 작물 육종 활용 연구 ❏ 연구내용: 주요 작물에서 플라보노이드 생합성 관련 유전자의 다형성을 분석하고, 이를 이용한 분자표지 개발 및 육종 적용 가능성을 평가한다. 영양 및 기능성이 향상된 신품종 개발에 활용한다.

도전할 기술 영역 또는 복합 난제
플라보노이드 생합성 조절 연구에서 다음과 같은 기술적 난제가 존재한다. 첫째, 플라보노이드 생합성 경로의 복잡성으로 인해 전체 네트워크의 통합적 이해가 어렵다. 둘째, 식물 종 간 플라보노이드 생합성 조절 메커니즘의 차이로 인해 모델 식물에서 얻은 지식의 작물 적용에 한계가 있다. 셋째, 환경 요인과 플라보노이드 생합성 간의 복잡한 상호작용으로 인해 안정적인 플라보노이드 생산 조절이 어렵다. 넷째, 플라보노이드의 구조적 다양성으로 인해 특정 플라보노이드의 선택적 생산이 어렵다. 다섯째, 플라보노이드 생합성 조절과 다른 대사 경로 간의 상호작용으로 인한 예기치 못한 부작용 발생 가능성이 있다.

도전 극복 방향
이러한 난제들을 극복하기 위해 다음과 같은 접근이 필요하다. 첫째, 시스템 생물학적 접근을 통해 플라보노이드 생합성 전체 네트워크를 통합적으로 분석한다. 둘째, 다양한 식물종에서의 비교 유전체학 연구를 통해 보존된 조절 메커니즘과 종 특이적 메커니즘을 구분한다. 셋째, 인공지능과 기계학습을 활용하여 환경 요인과 플라보노이드 생합성 간의 복잡한 관계를 모델링한다. 넷째, 합성생물학적 접근을 통해 플라보노이드 생합성 경로를 재설계하여 목표 물질의 선택적 생산성을 향상시킨다. 다섯째, 대사체학과 전사체학을 결합한 다중오믹스 분석을 통해 플라보노이드 생합성과 다른 대사 경로 간의 상호작용을 종합적으로 이해한다.

예상 성과물
본 연구를 통해 다음과 같은 성과물이 예상된다. 첫째, 환경 스트레스 대응 플라보노이드 생합성 조절 네트워크 지도. 둘째, 플라보노이드 생합성 경로 특이적 전사인자 복합체의 3차원 구조 모델. 셋째, 플라보노이드 수송 및 축적 관련 새로운 유전자 목록. 넷째, 목표 플라보노이드의 고효율 생산을 위한 대사공학 전략. 다섯째, 플라보노이드 함량이 증진된 작물 신품종. 이러한 성과물은 기능성 식품 개발, 의약품 원료 물질 생산, 환경 스트레스 내성 작물 개발 등 다양한 분야에 활용될 수 있다.

기대 효과

❏ 과학기술 측면: 본 연구를 통해 다음과 같은 과학기술적 기대효과가 예상된다. 첫째, 식물의 이차 대사 조절 메커니즘에 대한 근본적인 이해가 증진된다. 둘째, 환경 스트레스 대응 메커니즘과 이차 대사 산물 생합성 간의 연관성에 대한 새로운 통찰을 제공한다. 셋째, 식물 대사공학을 위한 새로운 도구 및 전략을 개발한다. 넷째, 합성생물학 기술을 식물 분야로의 적용이 확대된다. 다섯째, 다중오믹스 데이터 통합 분석 기술이 발전한다. ❏ 경제·사회 측면: 본 연구의 경제사회적 기대효과는 다음과 같다. 첫째, 고부가가치 플라보노이드 생산 기술 개발을 통한 바이오산업 경쟁력 강화. 둘째, 기능성이 향상된 작물 개발을 통한 농업 생산성 및 식품 가치 증대. 셋째, 환경 스트레스 내성 작물 개발을 통한 기후변화 대응 능력 향상. 넷째, 천연물 유래 신약 개발 가능성 증대를 통한 제약산업 발전. 다섯째, 식물 유래 기능성 소재의 다양화를 통한 화장품, 건강기능식품 등 관련 산업 성장 촉진.

구분	키워드
국문	플라보노이드, 이차 대사 산물, 전사인자, 환경 스트레스, 대사공학, 유전자 편집, 오믹스, 시스템생물학, 합성생물학, 작물 육종
영문	flavonoid, secondary metabolite, transcription factor, environmental stress, metabolic engineering, gene editing, omics, systems biology, synthetic biology, crop breeding

핵심문헌 목록
2012-2023년도 출판 문헌 중 고피인용문헌 상위 10선
번호	출판년도	피인용수	저자	제목	출처	DOI
1	2012	1224	Agati, G et al.	Flavonoids as antioxidants in plants: Location and functional significance	Plant Science	10.1016/j.plantsci.2012.07.014
2	2012	1140	Ferreyra, MLF et al.	Flavonoids: biosynthesis, biological functions, and biotechnological applications	Frontiers in Plant Science	10.3389/fpls.2012.00222
3	2015	1080	Xu, WJ et al.	Transcriptional control of flavonoid biosynthesis by MYB-bHLH-WDR complexes	Trends in Plant Science	10.1016/j.tplants.2014.12.001
4	2013	991	Chen, W et al.	A Novel Integrated Method for Large-Scale Detection, Identification, and Quantification of Widely Targeted Metabolites: Application in the Study of Rice Metabolomics	Molecular Plant	10.1093/mp/sst080
5	2012	875	Maeda, H and Dudareva, N	The Shikimate Pathway and Aromatic Amino Acid Biosynthesis in Plants	Annual Review of Plant Biology, Vol 63	10.1146/annurev-arplant-042811-105439
6	2013	790	Jaakola, L	New insights into the regulation of anthocyanin biosynthesis in fruits	Trends in Plant Science	10.1016/j.tplants.2013.06.003
7	2014	776	Nakabayashi, R et al.	Enhancement of oxidative and drought tolerance in Arabidopsis by overaccumulation of antioxidant flavonoids	Plant Journal	10.1111/tpj.12388
8	2013	742	Cheynier, V et al.	Plant phenolics: Recent advances on their biosynthesis, genetics, and ecophysiology	Plant Physiology And Biochemistry	10.1016/j.plaphy.2013.05.009
9	2014	673	Mierziak, J et al.	Flavonoids as Important Molecules of Plant Interactions with the Environment	Molecules	10.3390/molecules191016240
10	2013	639	Ambawat, S et al.	MYB transcription factor genes as regulators for plant responses: an overview	Physiology And Molecular Biology of Plants	10.1007/s12298-013-0179-1

11.4.9.2 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
지표 종합점수	79.00	Q1	79.53	83.13

비교 기준

• 전체(4215개) 5분위 구간은 클러스터 선별을 위한 점수부여를 위해 라이덴 클러스터 전체 4215개 기준의 5분위 등급
• 소속 meso 내부 평균은 해당 클러스터가 속한 세부 영역(meso) 단위에서 산출한 각 클러스터 지표값의 평균 (A)
• 선별(371개)간 평균은 선별된 371개 클러스터들의 해당 지표값 평균 (B)
• 비교 meso 내부평균은 해당 클러스터 지표값과 A를 대상으로 함
• 비교 선별(371개)평균은 해당 클러스터 지표값과 B를 대상으로 함

성장성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	1.00	S1	0.78	0.90
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	0.18	ETC	0.60	0.88
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	2.57	Q1	2.39	5.06
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	12.54	Q1	9.16	11.16
신규성 (가중 평균년도)	2,015.55	Q1	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	10.01	Q1	12.73	17.32
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	24.48	Q2	29.60	32.50

영향력
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	15.21	Q1	16.16	18.17
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	18.19	Q1	14.04	15.83

융합성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	2.17	Q3	2.93	2.39
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	1.90	Q4	2.41	2.12
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	164.50	Q4	7,671.00	14,084.82

산업연계성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	19.16	Q1	13.49	13.49
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	10.63	Q1	6.61	8.33
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	3.78	Q2	7.58	5.96
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	1.81	Q2	2.90	2.54

투자기반성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	72.31	Q2	79.61	185.36
연계과제수 (2017-2021)	270.00	Q1	194.12	297.65

한국 연구기반·수준
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
한국 점유율 (2006-2021)	7.20	Q1	5.65	5.41
한국 점유율 (2017-2021)	6.01	Q1	4.70	5.34
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	10.03	Q3	13.37	15.50
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	5.27	Q4	13.51	14.46

11.4.10 감귤류 플라보노이드의 건강증진 효과 연구

11.4.10.1 기술 리포트

구분	아이템 이름
cluster_id	2404
기술명(국문)	감귤류 플라보노이드의 건강증진 효과 연구
기술명(영문)	Health-Promoting Effects of Citrus Flavonoids Research
기술명 상세 (국문)	감귤류 플라보노이드의 다양한 생리활성 및 질병 예방 효과 규명을 통한 기능성 식품 소재 개발 연구
기술명 상세 (영문)	Research on Functional Food Material Development through Elucidation of Various Bioactivities and Disease Prevention Effects of Citrus Flavonoids

정의 및 개념
감귤류 플라보노이드는 감귤류 과일에 풍부하게 함유된 생리활성 물질로, 항산화, 항염증, 항암 등 다양한 건강 증진 효과를 나타내는 화합물이다. 주요 감귤류 플라보노이드로는 헤스페리딘(hesperidin), 나린진(naringin), 노빌레틴(nobiletin) 등이 있으며, 이들은 각각 고유한 생리활성을 가지고 있다. 이 연구 분야는 이러한 플라보노이드의 생체 내 작용 메커니즘을 규명하고, 이를 바탕으로 다양한 질병 예방 및 치료에 활용할 수 있는 기능성 식품 소재를 개발하는 것을 목표로 한다.

필요성
현대 사회에서 만성질환의 증가와 함께 건강에 대한 관심이 높아지면서, 천연물 유래 기능성 식품 소재에 대한 수요가 증가하고 있다. 감귤류 플라보노이드는 다음과 같은 이유로 주목받고 있다. 첫째, 항산화, 항염증 효과를 통해 다양한 만성질환의 예방에 기여할 수 있다. 둘째, 암, 심혈관 질환, 당뇨병 등 주요 질병에 대한 예방 및 치료 효과가 보고되고 있다. 셋째, 감귤류 가공 부산물을 활용할 수 있어 환경 친화적이며 경제성이 높다. 넷째, 천연물 유래 소재로 안전성이 높아 장기간 섭취가 가능하다. 이러한 배경에서 감귤류 플라보노이드의 건강 증진 효과에 대한 체계적인 연구와 이를 활용한 기능성 식품 소재 개발이 필요하다.

최신 동향
감귤류 플라보노이드의 건강 증진 효과에 대한 최신 연구 동향은 다음과 같다. 첫째, 나린진과 나린제닌의 항암 효과에 대한 연구가 활발히 진행되고 있으며, 특히 유방암, 대장암, 폐암 등에서 암세포 성장 억제 및 전이 방지 효과가 보고되고 있다. 둘째, 헤스페리딘의 심혈관 질환 예방 효과에 대한 임상 연구가 진행되고 있으며, 혈중 지질 개선 및 혈압 조절 효과가 확인되고 있다. 셋째, 노빌레틴의 신경보호 효과에 대한 연구가 주목받고 있으며, 알츠하이머병 및 파킨슨병 모델에서 긍정적인 결과가 보고되고 있다. 넷째, 감귤류 플라보노이드의 생체이용률 향상을 위한 나노기술 적용 연구가 진행되고 있다. 다섯째, 감귤류 부산물을 활용한 기능성 식품 소재 개발 연구가 활발히 이루어지고 있다.

연구 목표

❏ 과제명: 감귤류 플라보노이드의 항암 메커니즘 규명 및 항암제 보조제 개발 ❏ 연구내용: 나린진, 헤스페리딘 등 주요 감귤류 플라보노이드의 항암 작용 기전을 분자 수준에서 규명한다. 기존 항암제와의 병용 효과를 평가하고, 항암 치료 부작용 경감을 위한 보조제를 개발한다. ❏ 과제명: 감귤류 플라보노이드의 심혈관 질환 예방 효과 임상 연구 ❏ 연구내용: 헤스페리딘, 나린진 등의 심혈관 질환 예방 효과에 대한 대규모 임상 연구를 수행한다. 혈중 지질 개선, 혈압 조절, 혈관 기능 개선 등의 효과를 평가하고 최적 섭취량을 도출한다. ❏ 과제명: 감귤류 플라보노이드의 신경보호 효과 및 작용 기전 연구 ❏ 연구내용: 노빌레틴, 탄제레틴 등의 신경보호 효과를 알츠하이머병, 파킨슨병 동물 모델에서 평가한다. 신경염증 억제, 산화 스트레스 감소 등 작용 기전을 규명하고 뇌 기능 개선 소재로서의 가능성을 탐색한다. ❏ 과제명: 감귤류 플라보노이드의 생체이용률 향상을 위한 나노 전달체 개발 ❏ 연구내용: 리포좀, 나노에멀젼 등 다양한 나노 전달체를 이용하여 감귤류 플라보노이드의 생체이용률을 향상시킨다. 실험 환경 (in vitro) 및 생체 내 (in vivo) 실험을 통해 나노 전달체의 효과를 평가하고 최적화한다. ❏ 과제명: 감귤류 부산물 유래 기능성 식품 소재 개발 및 산업화 연구 ❏ 연구내용: 감귤류 가공 부산물로부터 플라보노이드를 효율적으로 추출하는 기술을 개발한다. 추출물의 표준화 및 안정화 기술을 확립하고, 다양한 식품 형태로의 적용 가능성을 평가한다.

도전할 기술 영역 또는 복합 난제
감귤류 플라보노이드 연구에서 도전해야 할 기술적 난제는 다음과 같다. 첫째, 감귤류 플라보노이드의 낮은 생체이용률 문제이다. 대부분의 플라보노이드는 수용성이 낮고 장내 흡수율이 낮아 생체 내 효과가 제한적일 수 있다. 둘째, 플라보노이드의 체내 대사 과정과 활성 대사체에 대한 이해가 부족하다. 섭취 후 체내에서 어떤 형태로 변환되어 작용하는지에 대한 연구가 필요하다. 셋째, 다양한 플라보노이드 간의 상호작용 및 시너지 효과에 대한 연구가 부족하다. 넷째, 장기간 섭취 시 안전성 및 독성에 대한 체계적인 평가가 필요하다. 다섯째, 감귤류 부산물로부터 플라보노이드를 경제적이고 효율적으로 추출하는 기술 개발이 필요하다.

도전 극복 방향
감귤류 플라보노이드 연구의 도전 과제를 극복하기 위한 방향은 다음과 같다. 첫째, 나노기술을 활용한 전달체 개발을 통해 생체이용률을 향상시킨다. 리포좀, 나노에멀젼, 고체 지질 나노입자 등 다양한 나노 전달체를 개발하고 최적화한다. 둘째, 대사체학(metabolomics) 기술을 활용하여 플라보노이드의 체내 대사 과정을 규명한다. 활성 대사체를 동정하고 이들의 생리활성을 평가한다. 셋째, 시스템 생물학적 접근을 통해 다양한 플라보노이드의 복합 작용을 연구한다. 넷째, 장기 독성 평가를 위한 표준화된 프로토콜을 개발하고, 임상 연구를 통해 안전성을 검증한다. 다섯째, 친환경적이고 경제적인 추출 기술을 개발하기 위해 초임계 유체 추출, 효소 보조 추출 등 새로운 기술을 적용한다.

예상 성과물
감귤류 플라보노이드 연구를 통해 다음과 같은 성과물이 예상된다. 첫째, 항암, 심혈관 질환 예방, 신경보호 효과가 검증된 기능성 식품 소재. 둘째, 감귤류 플라보노이드의 생체이용률을 향상시킨 나노 전달체 기술. 셋째, 감귤류 플라보노이드의 체내 대사 과정 및 활성 대사체에 대한 데이터베이스. 넷째, 감귤류 부산물의 고부가가치화를 위한 경제적 추출 공정 기술. 다섯째, 감귤류 플라보노이드의 안전성 및 유효성에 대한 임상 데이터. 이러한 성과물은 기능성 식품, 의약품, 화장품 등 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

기대 효과

❏ 과학기술 측면: 감귤류 플라보노이드 연구를 통해 다음과 같은 과학 기술적 기대 효과가 예상된다. 첫째, 천연물 유래 생리활성 물질의 작용 기전에 대한 이해도가 높아질 것이다. 둘째, 나노기술을 활용한 천연물 전달체 개발 기술이 발전할 것이다. 셋째, 대사체학, 시스템 생물학 등 첨단 연구 기법의 천연물 연구 적용이 확대될 것이다. 넷째, 식품 부산물의 고부가가치화 기술이 발전하여 순환 경제 모델 구축에 기여할 것이다. 다섯째, 천연물 유래 기능성 소재의 안전성 및 유효성 평가 기술이 고도화될 것이다. ❏ 경제·사회 측면: 감귤류 플라보노이드 연구의 경제 사회적 기대 효과는 다음과 같다. 첫째, 고부가가치 기능성 식품 소재 개발을 통해 식품 산업의 경쟁력이 강화될 것이다. 둘째, 감귤류 부산물의 활용도가 높아져 농가 소득 증대 및 환경 부하 감소에 기여할 것이다. 셋째, 천연물 유래 건강기능식품 시장이 확대되어 관련 산업의 성장이 촉진될 것이다. 넷째, 만성질환 예방 및 관리를 통해 국민 의료비 절감 효과가 있을 것이다. 다섯째, 안전하고 효과적인 건강 증진 소재의 보급으로 국민 삶의 질 향상에 기여할 것이다.

구분	키워드
국문	감귤류 플라보노이드, 헤스페리딘, 나린진, 나린제닌, 노빌레틴, 탄제레틴, 항산화, 항염증, 항암, 심혈관 질환 예방, 신경보호, 나노 전달체, 기능성 식품
영문	Citrus flavonoids, Hesperidin, Naringin, Naringenin, Nobiletin, Tangeretin, Antioxidant, Anti-inflammatory, Anticancer, Cardiovascular disease prevention, Neuroprotection, Nano-carrier, Functional food

핵심문헌 목록
2012-2023년도 출판 문헌 중 고피인용문헌 상위 10선
번호	출판년도	피인용수	저자	제목	출처	DOI
1	2015	581	Parhiz, H et al.	Antioxidant and Anti-Inflammatory Properties of the Citrus Flavonoids Hesperidin and Hesperetin: An Updated Review of their Molecular Mechanisms and Experimental Models	Phytotherapy Research	10.1002/ptr.5256
2	2014	463	Alam, MA et al.	Effect of Citrus Flavonoids, Naringin and Naringenin, on Metabolic Syndrome and Their Mechanisms of Action	Advances in Nutrition	10.3945/an.113.005603
3	2019	405	Salehi, B et al.	The Therapeutic Potential of Naringenin: A Review of Clinical Trials	Pharmaceuticals	10.3390/ph12010011
4	2012	334	Liu, YQ et al.	History, Global Distribution, and Nutritional Importance of Citrus Fruits	Comprehensive Reviews in Food Science And Food Safety	10.1111/j.1541-4337.2012.00201.x
5	2016	317	Zou, Z et al.	Antioxidant activity of Citrus fruits	Food Chemistry	10.1016/j.foodchem.2015.09.072
6	2017	294	Sharma, K et al.	Converting citrus wastes into value-added products: Economic and environmently friendly approaches	Nutrition	10.1016/j.nut.2016.09.006
7	2014	271	Khan, MK et al.	A comprehensive review on flavanones, the major citrus polyphenols	Journal of Food Composition And Analysis	10.1016/j.jfca.2013.11.004
8	2012	267	Mahmoud, AM et al.	Hesperidin and naringin attenuate hyperglycemia-mediated oxidative stress and proinflammatory cytokine production in high fat fed/streptozotocin-induced type 2 diabetic rats	Journal of Diabetes And Its Complications	10.1016/j.jdiacomp.2012.06.001
9	2019	263	Muhammad, T et al.	Hesperetin, a Citrus Flavonoid, Attenuates LPS-Induced Neuroinflammation, Apoptosis and Memory Impairments by Modulating TLR4/NF-κB Signaling	Nutrients	10.3390/nu11030648
10	2020	262	Singh, B et al.	Phenolic composition, antioxidant potential and health benefits of citrus peel	Food Research International	10.1016/j.foodres.2020.109114

11.4.10.2 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
지표 종합점수	81.00	Q1	79.53	83.13

비교 기준

• 전체(4215개) 5분위 구간은 클러스터 선별을 위한 점수부여를 위해 라이덴 클러스터 전체 4215개 기준의 5분위 등급
• 소속 meso 내부 평균은 해당 클러스터가 속한 세부 영역(meso) 단위에서 산출한 각 클러스터 지표값의 평균 (A)
• 선별(371개)간 평균은 선별된 371개 클러스터들의 해당 지표값 평균 (B)
• 비교 meso 내부평균은 해당 클러스터 지표값과 A를 대상으로 함
• 비교 선별(371개)평균은 해당 클러스터 지표값과 B를 대상으로 함

성장성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	1.00	S1	0.78	0.90
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	0.18	ETC	0.60	0.88
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	1.42	Q1	2.39	5.06
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	7.45	Q1	9.16	11.16
신규성 (가중 평균년도)	2,015.25	Q1	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	9.20	Q2	12.73	17.32
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	26.09	Q2	29.60	32.50

영향력
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	10.21	Q2	16.16	18.17
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	11.37	Q1	14.04	15.83

융합성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	3.48	Q2	2.93	2.39
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	2.53	Q2	2.41	2.12
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	52,847.00	Q1	7,671.00	14,084.82

산업연계성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	14.01	Q2	13.49	13.49
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	5.58	Q2	6.61	8.33
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	4.94	Q2	7.58	5.96
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	1.86	Q2	2.90	2.54

투자기반성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	53.53	Q2	79.61	185.36
연계과제수 (2017-2021)	141.00	Q1	194.12	297.65

한국 연구기반·수준
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
한국 점유율 (2006-2021)	9.05	Q1	5.65	5.41
한국 점유율 (2017-2021)	6.93	Q1	4.70	5.34
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	8.15	Q4	13.37	15.50
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	12.16	Q3	13.51	14.46

11.4.11 미생물 유래 바이오연료 생산 기술

11.4.11.1 기술 리포트

구분	아이템 이름
cluster_id	2627
기술명(국문)	미생물 유래 바이오연료 생산 기술
기술명(영문)	Microbial-Derived Biofuel Production Technology
기술명 상세 (국문)	지속가능한 바이오연료 생산을 위한 미생물 유래 지질 생산 및 대사공학 기술 개발
기술명 상세 (영문)	Development of Microbial Lipid Production and Metabolic Engineering Technologies for Sustainable Biofuel Production

정의 및 개념
미생물 유래 바이오연료 생산 기술은 지방산을 축적하는 유지성 미생물(oleaginous microorganisms)을 이용하여 바이오디젤과 같은 바이오연료를 생산하는 기술이다. 주요 세부기술로는 미생물 균주 개발, 대사공학, 발효공정 최적화, 지질 추출 및 정제 기술 등이 포함된다. 특히 효모(yeast)와 같은 미생물을 이용하여 다양한 탄소원으로부터 지질을 생산하고, 이를 바이오연료로 전환하는 과정이 핵심이다.

필요성
미생물 유래 바이오연료 생산 기술의 필요성은 다음과 같다. 첫째, 화석연료 의존도 감소와 온실가스 배출 저감을 위한 대체 에너지원 개발이 시급하다. 둘째, 식용 작물을 이용한 바이오연료 생산의 한계를 극복하고 식량 안보 문제를 해결할 수 있는 대안이 필요하다. 셋째, 농업 및 산업 폐기물을 활용한 자원 순환형 바이오연료 생산 체계 구축이 요구된다. 넷째, 미생물의 빠른 성장과 높은 지질 축적 능력을 활용한 효율적인 바이오연료 생산 시스템 개발이 가능하다. 다섯째, 대사공학 및 합성생물학 기술의 발전으로 맞춤형 지질 생산이 가능해져 다양한 산업 분야에 활용할 수 있는 잠재력이 크다.

최신 동향

미생물 유래 바이오연료 생산 기술의 최신 연구동향은 다음과 같다. 첫째, 야로위아 리폴리티카(Yarrowia lipolytica), 로도스포리디움 토룰로이데스(Rhodosporidium toruloides) 등 다양한 유지성 효모(oleaginous yeas)t 균주의 대사공학 및 유전자 조작을 통한 지질 생산성 향상 연구가 활발히 진행되고 있다. 둘째, CRISPR-Cas9 시스템을 이용한 효율적인 유전자 편집 기술이 개발되어 균주 개량에 적용되고 있다. 셋째, 리그노셀룰로오스 바이오매스, 폐글리세롤, 휘발성 지방산(VFAs) 등 다양한 저가 탄소원을 이용한 지질 생산 연구가 확대되고 있다. 넷째, 미생물 발효공정의 최적화를 위한 fed-batch 배양, 2단계 배양 등 다양한 전략이 개발되고 있다. 다섯째, 오믹스(omics) 기술을 활용한 시스템 수준의 대사 분석 및 조절 연구가 진행되고 있다. 여섯째, 지질 외에도 카로티노이드, 폴리올 등 고부가가치 물질의 동시 생산을 통한 바이오리파이너리 개념이 확대되고 있다.

연구 목표

❏ 과제명: 고효율 지질 생산 균주 개발 ❏ 연구내용: CRISPR-Cas9 시스템을 이용한 정밀 유전자 편집 기술을 개발하고, 이를 통해 지질 합성 경로를 최적화한다. 대사 흐름 분석을 통해 핵심 유전자를 발굴하고, 이들의 과발현 또는 억제를 통해 지질 생산성을 향상시킨다. ❏ 과제명: 저가 바이오매스 기반 지질 생산 공정 개발 ❏ 연구내용: 리그노셀룰로오스 바이오매스, 식품 폐기물 등 다양한 저가 탄소원의 전처리 및 당화 기술을 개발한다. 이를 이용한 미생물 발효 공정을 최적화하여 경제성 있는 지질 생산 시스템을 구축한다. ❏ 과제명: 맞춤형 지방산 조성 제어 기술 개발 ❏ 연구내용: 바이오디젤 품질 향상을 위한 최적의 지방산 조성을 규명하고, 이를 생산할 수 있는 균주를 개발한다. 불포화 지방산 생합성 경로의 조절을 통해 고부가가치 오메가-3 지방산 등의 생산성을 향상시킨다. ❏ 과제명: 지질 추출 및 정제 공정 최적화 ❏ 연구내용: 미생물 세포로부터 지질을 효율적으로 추출할 수 있는 친환경적이고 경제적인 기술을 개발한다. 추출된 지질의 정제 및 바이오디젤 전환 공정을 최적화하여 전체 공정의 효율성을 향상시킨다. ❏ 과제명: 통합 바이오리파이너리 시스템 구축 ❏ 연구내용: 지질 생산과 함께 카로티노이드, 폴리올 등 고부가가치 물질의 동시 생산 기술을 개발한다. 부산물의 활용 방안을 모색하여 폐기물 제로화를 실현하는 통합 바이오리파이너리 시스템을 구축한다.

도전할 기술 영역 또는 복합 난제

미생물 유래 바이오연료 생산 기술의 주요 도전 과제는 다음과 같다. 첫째, 지질 생산성 향상이다. 현재 미생물의 지질 축적량은 여전히 제한적이며, 이를 극대화하기 위한 대사공학적 접근이 필요하다. 둘째, 저가 탄소원 활용성 증대이다. 리그노셀룰로오스 바이오매스 등의 저가 탄소원에 포함된 억제물질에 대한 내성 향상과 효율적인 당 이용 능력 개선이 요구된다. 셋째, 스케일업 과정에서의 안정성 확보이다. 실험실 규모에서 산업적 규모로의 확장 시 발생하는 생산성 저하 문제를 해결해야 한다. 넷째, 경제성 확보이다. 현재 미생물 유래 바이오연료의 생산 비용은 여전히 높은 수준으로, 전체 공정의 효율화를 통한 비용 절감이 필요하다. 다섯째, 지속가능성 향상이다. 에너지 소비와 환경 부하를 최소화하는 친환경적인 생산 공정 개발이 요구된다.

도전 극복 방향
미생물 유래 바이오연료 생산 기술의 도전 과제 극복을 위한 방향은 다음과 같다. 첫째, 시스템 대사공학 접근법을 통해 지질 합성 경로를 최적화하고, 경쟁 경로를 차단하여 지질 생산성을 향상시킨다. 둘째, 적응진화(adaptive evolution)와 유전자 조작을 통해 저가 탄소원에 대한 내성과 이용 능력이 향상된 균주를 개발한다. 셋째, 옴믹스 기술을 활용한 대규모 발효 조건에서의 대사 변화 분석을 통해 스케일업 과정의 안정성을 확보한다. 넷째, 발효, 추출, 정제 등 전 공정의 통합 최적화를 통해 경제성을 향상시킨다. 다섯째, 바이오매스 전처리 공정의 효율화, 부산물의 활용, 친환경 용매 사용 등을 통해 전체 공정의 지속가능성을 높인다.

예상 성과물
미생물 유래 바이오연료 생산 기술 개발을 통해 다음과 같은 성과물이 예상된다. 첫째, 고효율 지질 생산 균주 및 관련 유전자 라이브러리. 둘째, 저가 바이오매스 기반 지질 생산 공정 기술. 셋째, 맞춤형 지방산 조성 제어 기술. 넷째, 친환경적이고 경제적인 지질 추출 및 정제 기술. 다섯째, 통합 바이오 리파이너리 시스템 설계 및 운영 기술. 이러한 성과물들은 바이오연료 산업뿐만 아니라 식품, 화장품, 의약품 등 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

기대 효과

❏ 과학기술 측면: 미생물 유래 바이오연료 생산 기술 개발을 통해 다음과 같은 과학 기술적 기대 효과가 예상된다. 첫째, 미생물 대사공학 및 합성생물학 기술의 발전으로 다양한 유용 물질 생산에 적용 가능한 플랫폼 기술이 확립될 것이다. 둘째, 저가 바이오매스의 고부가가치화 기술 개발로 바이오리파이너리 분야의 기술적 진보가 이루어질 것이다. 셋째, 미생물 발효 공정의 최적화 및 스케일업 기술 향상으로 산업 생물공학 분야의 발전이 가속화될 것이다. 넷째, 지질 대사 및 조절 메커니즘에 대한 이해 증진으로 기초 생명과학 분야의 지식 확장이 이루어질 것이다. 다섯째, 친환경 바이오프로세스 기술 개발로 지속가능한 생산 시스템 구축에 기여할 것이다. ❏ 경제·사회 측면: 미생물 유래 바이오연료 생산 기술 개발을 통해 다음과 같은 경제 사회적 기대 효과가 예상된다. 첫째, 화석연료 의존도 감소 및 온실가스 배출 저감으로 기후변화 대응에 기여할 것이다. 둘째, 농업 및 산업 폐기물의 자원화를 통해 순환경제 실현에 도움이 될 것이다. 셋째, 식용 작물과 경쟁하지 않는 바이오연료 생산으로 식량 안보 문제 해결에 기여할 것이다. 넷째, 새로운 바이오산업 육성을 통한 일자리 창출 및 경제 활성화가 기대된다. 다섯째, 에너지 자립도 향상 및 신재생에너지 산업 발전으로 국가 경쟁력 강화에 기여할 것이다.

구분	키워드
국문	미생물 유래 바이오연료, 지질 생산, 유지성 효모, 대사공학, 바이오 리파이너리, 리그노셀룰로오스 바이오매스, 지속가능한 에너지, 바이오디젤, CRISPR-Cas9, 시스템 대사공학
영문	Microbial-derived biofuel, Lipid production, Oleaginous yeast, Metabolic engineering, Biorefinery, Lignocellulosic biomass, Sustainable energy, Biodiesel, CRISPR-Cas9, Systems metabolic engineering

핵심문헌 목록
2012-2023년도 출판 문헌 중 고피인용문헌 상위 10선
번호	출판년도	피인용수	저자	제목	출처	DOI
1	2013	480	Tai, M and Stephanopoulos, G	Engineering the push and pull of lipid biosynthesis in oleaginous yeast Yarrowia lipolytica for biofuel production	Metabolic Engineering	10.1016/j.ymben.2012.08.007
2	2014	434	Blazeck, J et al.	Harnessing Yarrowia lipolytica lipogenesis to create a platform for lipid and biofuel production	Nature Communications	10.1038/ncomms4131
3	2013	389	Xue, ZX et al.	Production of omega-3 eicosapentaenoic acid by metabolic engineering of Yarrowia lipolytica	Nature Biotechnology	10.1038/nbt.2622
4	2014	317	Sitepu, IR et al.	Oleaginous yeasts for biodiesel: Current and future trends in biology and production	Biotechnology Advances	10.1016/j.biotechadv.2014.08.003
5	2014	313	Groenewald, M et al.	Yarrowia lipolytica: Safety assessment of an oleaginous yeast with a great industrial potential	Critical Reviews in Microbiology	10.3109/1040841X.2013.770386
6	2016	309	Xu, P et al.	Engineering Yarrowia lipolytica as a platform for synthesis of drop-in transportation fuels and oleochemicals	Proceedings of The National Academy of Sciences of The United States of America	10.1073/pnas.1607295113
7	2017	295	Qiao, KJ et al.	Lipid production in Yarrowia lipolytica is maximized by engineering cytosolic redox metabolism	Nature Biotechnology	10.1038/nbt.3763
8	2012	276	Zhu, ZW et al.	A multi-omic map of the lipid-producing yeast Rhodosporidium toruloides	Nature Communications	10.1038/ncomms2112
9	2013	271	Liang, MH and Jiang, JG	Advancing oleaginous microorganisms to produce lipid via metabolic engineering technology	Progress in Lipid Research	10.1016/j.plipres.2013.05.002
10	2014	262	Koutinas, AA et al.	Design and techno-economic evaluation of microbial oil production as a renewable resource for biodiesel and oleochemical production	Fuel	10.1016/j.fuel.2013.08.045

11.4.11.2 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
지표 종합점수	73.00	Q1	79.53	83.13

비교 기준

• 전체(4215개) 5분위 구간은 클러스터 선별을 위한 점수부여를 위해 라이덴 클러스터 전체 4215개 기준의 5분위 등급
• 소속 meso 내부 평균은 해당 클러스터가 속한 세부 영역(meso) 단위에서 산출한 각 클러스터 지표값의 평균 (A)
• 선별(371개)간 평균은 선별된 371개 클러스터들의 해당 지표값 평균 (B)
• 비교 meso 내부평균은 해당 클러스터 지표값과 A를 대상으로 함
• 비교 선별(371개)평균은 해당 클러스터 지표값과 B를 대상으로 함

성장성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	1.00	S1	0.78	0.90
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	0.98	S2	0.60	0.88
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	0.08	Q3	2.39	5.06
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	2.11	Q2	9.16	11.16
신규성 (가중 평균년도)	2,015.70	Q1	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	11.96	Q1	12.73	17.32
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	28.71	Q1	29.60	32.50

영향력
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	10.59	Q2	16.16	18.17
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	6.28	Q3	14.04	15.83

융합성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	2.97	Q2	2.93	2.39
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	1.95	Q4	2.41	2.12
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	2,788.00	Q3	7,671.00	14,084.82

산업연계성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	24.42	Q1	13.49	13.49
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	11.60	Q1	6.61	8.33
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	26.05	Q1	7.58	5.96
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	10.51	Q1	2.90	2.54

투자기반성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	28.50	Q2	79.61	185.36
연계과제수 (2017-2021)	74.00	Q2	194.12	297.65

한국 연구기반·수준
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
한국 점유율 (2006-2021)	2.97	Q3	5.65	5.41
한국 점유율 (2017-2021)	2.86	Q3	4.70	5.34
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	15.33	Q2	13.37	15.50
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	9.88	Q4	13.51	14.46

11.4.12 고효율 펙틴 추출 및 다기능성 응용 기술 개발

11.4.12.1 기술 리포트

구분	아이템 이름
cluster_id	2670
기술명(국문)	고효율 펙틴 추출 및 다기능성 응용 기술 개발
기술명(영문)	High-efficiency Pectin Extraction and Multifunctional Application Technology Development
기술명 상세 (국문)	친환경 고효율 펙틴 추출 기술 및 식품, 의약, 산업 분야 다기능성 응용 기술 개발 프로젝트
기술명 상세 (영문)	Eco-friendly High-efficiency Pectin Extraction and Multifunctional Application Technology Development for Food, Medical, and Industrial Sectors Project

정의 및 개념
펙틴(Pectin) 추출 및 응용 기술은 식물 세포벽에서 복합 다당류인 펙틴을 효율적으로 추출하고, 이를 다양한 산업 분야에 활용하는 기술을 말한다. 주요 세부기술로는 마이크로웨이브 및 초음파 보조 추출법, 펙틴의 구조 및 물성 분석, 겔화 및 유화 특성 최적화, 생체재료 개발, 식품 포장재 응용, 프리바이오틱스 활용 등이 있다.

필요성
펙틴 추출 및 응용 기술 연구는 다음과 같은 이유로 필요성이 높아지고 있다. 첫째, 친환경적이고 지속 가능한 바이오 소재에 대한 수요가 증가하고 있다. 둘째, 식품 산업에서 천연 첨가물 및 기능성 소재로서의 펙틴 활용이 확대되고 있다. 셋째, 의약 및 생체재료 분야에서 펙틴의 생체적합성과 다기능성이 주목받고 있다. 넷째, 농산물 부산물의 고부가가치화를 통한 순환경제 실현에 기여할 수 있다. 다섯째, 펙틴의 프리바이오틱스 효과가 건강기능식품 시장에서 주목받고 있다.

최신 동향
펙틴 추출 및 응용 기술의 최신 연구동향은 다음과 같다. 첫째, 다양한 과일 껍질로부터의 펙틴 추출 최적화 연구가 활발히 진행되고 있다. 둘째, 펙틴의 레올로지(Rheology) 특성 분석을 통한 기능성 향상 연구가 이루어지고 있다. 셋째, 펙틴 기반 생체재료의 의료용 응용 연구가 확대되고 있다. 넷째, 식품 포장재로서의 펙틴 활용 연구가 진행 중이다. 다섯째, 펙틴 올리고당의 프리바이오틱스 잠재력 연구가 주목받고 있다.

연구 목표

❏ 과제명: 초임계 유체를 이용한 고순도 펙틴 추출 기술 개발 ❏ 연구내용: 초임계 이산화탄소를 이용한 친환경적이고 효율적인 펙틴 추출 방법을 개발한다. 추출 조건 최적화를 통해 순도와 수율을 향상시키고, 기존 방법 대비 에너지 효율성을 높인다. ❏ 과제명: 펙틴 나노입자 기반 약물전달시스템 개발 ❏ 연구내용: 펙틴을 이용한 나노입자 제조 기술을 확립하고, 이를 통한 표적 지향적 약물전달시스템을 개발한다. 항암제 등 다양한 약물과의 결합 및 방출 특성을 최적화한다. ❏ 과제명: 펙틴 기반 생분해성 식품 포장재 개발 ❏ 연구내용: 펙틴의 필름 형성 능력을 활용하여 생분해성이 우수한 식품 포장재를 개발한다. 항균성, 산소 차단성 등 기능성을 부여하고 기계적 물성을 개선한다. ❏ 과제명: 펙틴 올리고당의 장내 미생물 조절 효과 규명 ❏ 연구내용: 펙틴 올리고당의 프리바이오틱스 효과를 실험 환경 (in vitro) 및 생체 내 (in vivo) 실험을 통해 검증한다. 장내 유익균 증식 촉진 및 유해균 억제 메커니즘을 규명한다. ❏ 과제명: 펙틴 기반 하이드로겔의 조직공학적 응용 연구 ❏ 연구내용: 펙틴을 이용한 3D 프린팅 가능한 하이드로겔을 개발하고, 이를 조직 재생 및 인공 장기 제작에 활용한다. 세포 친화성과 생체적합성을 최적화한다. ❏ 과제명: 펙틴의 유화 안정성 향상을 통한 식품 품질 개선 연구 ❏ 연구내용: 펙틴의 화학적 수식을 통해 유화 안정성을 향상시키고, 이를 식품 시스템에 적용한다. 저지방 식품의 질감 개선 및 유통기한 연장 효과를 검증한다.

도전할 기술 영역 또는 복합 난제
펙틴 추출 및 응용 기술 분야에서 도전해야 할 기술적 난제와 한계점은 다음과 같다. 첫째, 펙틴의 복잡한 구조적 특성으로 인해 표준화된 추출 및 정제 공정 확립이 어렵다. 둘째, 원료에 따른 펙틴의 품질 변동성이 크며, 이를 일관성 있게 제어하는 기술이 필요하다. 셋째, 펙틴의 기능성을 유지하면서 가공성을 향상시키는 기술 개발이 요구된다. 넷째, 펙틴 기반 생체재료의 생체 내 분해 속도 조절 및 장기적 안정성 확보가 과제이다. 다섯째, 펙틴 올리고당의 대량 생산 및 정제 기술 최적화가 필요하다.

도전 극복 방향
이러한 도전을 극복하기 위한 방향은 다음과 같다. 첫째, 인공지능과 빅데이터를 활용한 펙틴 추출 공정 최적화 및 품질 예측 모델을 개발한다. 둘째, 유전공학 기술을 이용하여 펙틴 구조를 개선한 작물을 개발하고, 이를 통해 원료의 균일성을 향상시킨다. 셋째, 나노기술을 접목하여 펙틴의 물성을 정밀하게 제어하고 새로운 기능성을 부여한다. 넷째, 분자 수준의 펙틴 구조 제어 기술을 개발하여 생체 내 분해 속도를 조절한다. 다섯째, 효소 공학 기술을 활용하여 펙틴 올리고당의 선택적 생산 및 분리 정제 기술을 고도화한다.

예상 성과물
본 연구를 통해 다음과 같은 예상성과물과 활용분야가 기대된다. 첫째, 고효율 친환경 펙틴 추출 장비 및 공정 기술. 둘째, 펙틴 기반 나노 약물전달체 및 표적 치료제. 셋째, 생분해성 고기능성 식품 포장재. 넷째, 장내 미생물 조절용 프리바이오틱스 소재. 다섯째, 3D 프린팅 가능한 펙틴 기반 생체조직 지지체. 여섯째, 식품 품질 개선용 고성능 펙틴 유화제. 이러한 성과물들은 식품, 제약, 의료, 화장품, 농업 등 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있을 것으로 예상된다.

기대 효과

❏ 과학기술 측면: 펙틴 추출 및 응용 기술 개발을 통해 다음과 같은 과학 기술적 기대 효과가 예상된다. 첫째, 바이오매스 활용 기술의 고도화로 자원 순환 기술이 발전할 것이다. 둘째, 펙틴의 구조-기능 관계에 대한 이해가 깊어져 새로운 기능성 소재 개발의 토대가 마련될 것이다. 셋째, 나노 스케일에서의 펙틴 제어 기술 발전으로 정밀 의료 및 약물전달 시스템이 혁신될 것이다. 넷째, 펙틴 기반 생체재료 기술이 발전하여 재생의학 분야에 새로운 가능성을 제시할 것이다. 다섯째, 프리바이오틱스 연구를 통해 장내 미생물 생태계에 대한 이해가 증진될 것이다. ❏ 경제·사회 측면: 펙틴 추출 및 응용 기술의 발전으로 다음과 같은 경제 사회적 기대 효과가 예상된다. 첫째, 농산물 부산물의 고부가가치화로 농가 소득이 증대되고 식품 산업의 경쟁력이 향상될 것이다. 둘째, 생분해성 포장재 보급으로 플라스틱 폐기물 문제 해결에 기여하여 환경 보호 효과가 있을 것이다. 셋째, 펙틴 기반 의약품 및 의료기기 개발로 의료비 절감 및 삶의 질 향상이 기대된다. 넷째, 프리바이오틱스 시장 확대로 국민 건강 증진 및 관련 산업 성장이 촉진될 것이다. 다섯째, 친환경 바이오 소재 기술 선점으로 국가 경쟁력 강화 및 새로운 일자리 창출이 가능할 것이다.

구분	키워드
국문	펙틴, 바이오매스, 추출 기술, 생체재료, 약물전달, 식품 포장, 프리바이오틱스, 유화제, 하이드로겔, 나노입자
영문	Pectin, Biomass, Extraction technology, Biomaterial, Drug delivery, Food packaging, Prebiotics, Emulsifier, Hydrogel, Nanoparticle

핵심문헌 목록
2012-2023년도 출판 문헌 중 고피인용문헌 상위 10선
번호	출판년도	피인용수	저자	제목	출처	DOI
1	2016	367	Wang, WJ et al.	Characterization of pectin from grapefruit peel: A comparison of ultrasound-assisted and conventional heating extractions	Food Hydrocolloids	10.1016/j.foodhyd.2016.06.019
2	2012	363	Munarin, F et al.	Advances in biomedical applications of pectin gels	International Journal of Biological Macromolecules	10.1016/j.ijbiomac.2012.07.002
3	2020	342	Cao, LQ et al.	Egg-box model-based gelation of alginate and pectin: A review	Carbohydrate Polymers	10.1016/j.carbpol.2020.116389
4	2018	341	Maric, M et al.	An overview of the traditional and innovative approaches for pectin extraction from plant food wastes and by-products: Ultrasound-, microwaves-, and enzyme-assisted extraction	Trends in Food Science & Technology	10.1016/j.tifs.2018.03.022
5	2014	327	Wang, X et al.	Pectin extracted from apple pomace and citrus peel by subcritical water	Food Hydrocolloids	10.1016/j.foodhyd.2013.12.003
6	2013	317	Pfaltzgraff, LA et al.	Food waste biomass: a resource for high-value chemicals	Green Chemistry	10.1039/c2gc36978h
7	2017	315	Chan, SY et al.	Pectin as a rheology modifier: Origin, structure, commercial production and rheology	Carbohydrate Polymers	10.1016/j.carbpol.2016.12.033
8	2012	292	Maxwell, EG et al.	Pectin - An emerging new bioactive food polysaccharide	Trends in Food Science & Technology	10.1016/j.tifs.2011.11.002
8	2013	292	Szymanska-Chargot, M and Zdunek, A	Use of FT-IR Spectra and PCA to the Bulk Characterization of Cell Wall Residues of Fruits and Vegetables Along a Fraction Process	Food Biophysics	10.1007/s11483-012-9279-7
9	2013	265	Zhang, LF et al.	Ultrasound effects on the degradation kinetics, structure and rheological properties of apple pectin	Ultrasonics Sonochemistry	10.1016/j.ultsonch.2012.07.021
10	2015	249	Wang, WJ et al.	Ultrasound-assisted heating extraction of pectin from grapefruit peel: Optimization and comparison with the conventional method	Food Chemistry	10.1016/j.foodchem.2015.01.080
10	2017	249	Adetunji, LR et al.	Advances in the pectin production process using novel extraction techniques: A review	Food Hydrocolloids	10.1016/j.foodhyd.2016.08.015
10	2017	249	Naqash, F et al.	Emerging concepts in the nutraceutical and functional properties of pectin-A Review	Carbohydrate Polymers	10.1016/j.carbpol.2017.03.058

11.4.12.2 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
지표 종합점수	72.00	Q1	79.53	83.13

비교 기준

• 전체(4215개) 5분위 구간은 클러스터 선별을 위한 점수부여를 위해 라이덴 클러스터 전체 4215개 기준의 5분위 등급
• 소속 meso 내부 평균은 해당 클러스터가 속한 세부 영역(meso) 단위에서 산출한 각 클러스터 지표값의 평균 (A)
• 선별(371개)간 평균은 선별된 371개 클러스터들의 해당 지표값 평균 (B)
• 비교 meso 내부평균은 해당 클러스터 지표값과 A를 대상으로 함
• 비교 선별(371개)평균은 해당 클러스터 지표값과 B를 대상으로 함

성장성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	1.00	S1	0.78	0.90
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	0.91	S2	0.60	0.88
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	0.92	Q2	2.39	5.06
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	5.03	Q1	9.16	11.16
신규성 (가중 평균년도)	2,014.80	Q2	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	6.29	Q2	12.73	17.32
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	25.48	Q2	29.60	32.50

영향력
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	13.97	Q1	16.16	18.17
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	15.57	Q1	14.04	15.83

융합성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	2.73	Q2	2.93	2.39
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	2.44	Q2	2.41	2.12
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	0.00	Q5	7,671.00	14,084.82

산업연계성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	12.56	Q2	13.49	13.49
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	5.38	Q2	6.61	8.33
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	7.79	Q1	7.58	5.96
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	3.35	Q1	2.90	2.54

투자기반성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	5.21	Q4	79.61	185.36
연계과제수 (2017-2021)	21.00	Q3	194.12	297.65

한국 연구기반·수준
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
한국 점유율 (2006-2021)	2.18	Q3	5.65	5.41
한국 점유율 (2017-2021)	2.18	Q3	4.70	5.34
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	8.33	Q4	13.37	15.50
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	23.53	Q1	13.51	14.46

11.4.13 식용 및 사료용 곤충 활용 기술 개발

11.4.13.1 기술 리포트

구분	아이템 이름
cluster_id	2949
기술명(국문)	식용 및 사료용 곤충 활용 기술 개발
기술명(영문)	Development of Insects as Food and Feed Technology
기술명 상세 (국문)	지속가능한 단백질 공급원으로서의 식용 및 사료용 곤충 활용 기술 개발 및 산업화 연구
기술명 상세 (영문)	Research on Development and Industrialization of Insects as Sustainable Protein Source for Food and Feed

정의 및 개념
식용 및 사료용 곤충 활용 기술은 곤충을 인간 식품 및 동물 사료의 대체 단백질 공급원으로 활용하는 기술을 말한다. 이는 곤충의 사육, 가공, 영양 분석, 안전성 평가, 제품 개발 등을 포함한다. 주요 대상 곤충으로는 검정파리 유충(Black Soldier Fly Larvae, BSFL), 갈색거저리(Mealworm), 귀뚜라미(Cricket) 등이 있으며, 이들의 단백질, 지방, 키틴 등을 추출하여 활용한다.

필요성
식용 및 사료용 곤충 활용 기술 개발의 필요성은 다음과 같다. 첫째, 전 세계적인 인구 증가와 단백질 수요 증가에 대응하기 위한 지속가능한 단백질 공급원이 필요하다. 둘째, 기존의 축산업이 환경에 미치는 부정적 영향을 줄이고 자원 효율성을 높일 수 있는 대안이 요구된다. 셋째, 식량 안보 강화와 영양 불균형 해소를 위한 새로운 식품 자원 개발이 필요하다. 넷째, 유기성 폐기물을 활용한 순환경제 모델 구축에 기여할 수 있다. 다섯째, 새로운 산업 분야 창출을 통한 경제적 가치 창출이 가능하다.

최신 동향

식용 및 사료용 곤충 활용 기술의 최신 연구동향은 다음과 같다. 첫째, 곤충의 영양학적 가치와 기능성 성분에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 특히 BSFL의 단백질, 지방산, 키틴 등의 영양 성분과 생리활성 물질에 대한 분석이 이루어지고 있다. 둘째, 곤충 사육 기술의 최적화 연구가 진행 중이다. 사육 기질, 환경 조건, 자동화 시스템 등에 대한 연구가 이루어지고 있다. 셋째, 곤충 단백질의 가공 기술 개발이 진행되고 있다. 단백질 추출, 정제, 가수분해 등의 기술이 연구되고 있다. 넷째, 곤충 기반 식품 및 사료 제품 개발 연구가 활발하다. 곤충 분말을 활용한 다양한 식품 및 사료 제품이 개발되고 있다. 다섯째, 곤충 사육의 환경적 영향 평가 연구가 진행되고 있다. 온실가스 배출, 자원 이용 효율성 등에 대한 평가가 이루어지고 있다.

연구 목표

❏ 과제명: 곤충 단백질의 기능성 및 생리활성 물질 규명 ❏ 연구내용: 곤충 단백질의 아미노산 조성, 소화율, 생리활성 펩타이드 등을 분석하고, 이들의 건강 증진 효과를 규명한다. 특히 항산화, 항염증, 면역 증진 효과 등에 초점을 맞춘다. ❏ 과제명: 곤충 사육 최적화를 위한 스마트 팜 시스템 개발 ❏ 연구내용: IoT 기술을 활용한 곤충 사육 환경 모니터링 및 제어 시스템을 개발한다. 사육 기질, 온도, 습도, 광주기 등의 최적 조건을 도출하고 자동화 시스템을 구축한다. ❏ 과제명: 곤충 단백질의 고효율 추출 및 정제 기술 개발 ❏ 연구내용: 곤충 단백질의 추출 효율을 높이고 불순물을 제거하는 기술을 개발한다. 효소 처리, 막 분리, 크로마토그래피 등의 기술을 최적화한다. ❏ 과제명: 곤충 기반 대체 육류 제품 개발 ❏ 연구내용: 곤충 단백질을 활용한 식감과 풍미가 우수한 대체 육류 제품을 개발한다. 조직화 기술, 풍미 개선 기술 등을 적용하여 소비자 수용성을 높인다. ❏ 과제명: 곤충 사료의 가축 생산성 및 건강 증진 효과 평가 ❏ 연구내용: 곤충 사료를 급여한 가축의 생산성, 면역력, 장 건강 등을 평가한다. 기존 사료와의 비교 연구를 통해 곤충 사료의 우수성을 입증한다. ❏ 과제명: 곤충 산업의 환경적, 경제적 지속가능성 평가 ❏ 연구내용: 곤충 산업의 전과정 평가(LCA)를 통해 환경 영향을 분석하고, 경제성 평가를 수행한다. 기존 축산업과의 비교를 통해 지속가능성을 입증한다.

도전할 기술 영역 또는 복합 난제

식용 및 사료용 곤충 활용 기술 개발에 있어 다음과 같은 기술적 난제와 한계점이 존재한다. 첫째, 곤충의 대량 생산 기술 최적화가 필요하다. 사육 환경, 먹이 공급, 질병 관리 등의 표준화된 프로토콜 개발이 요구된다. 둘째, 곤충 단백질의 알레르기 유발 가능성과 안전성 문제가 있다. 특히 갑각류 알레르기가 있는 사람들에게 교차 반응을 일으킬 수 있는 위험이 있다. 셋째, 곤충 단백질의 기능적 특성 개선이 필요하다. 용해도, 유화성, 거품성 등의 특성을 개선하여 다양한 식품에 적용할 수 있어야 한다. 넷째, 소비자의 심리적 거부감 극복이 중요한 과제이다. 특히 서구 문화권에서는 곤충 식용에 대한 혐오감이 강하다. 다섯째, 법적, 제도적 규제의 정비가 필요하다. 식품 및 사료 안전성 규정, 품질 기준 등의 제도적 장치가 미비하다.

도전 극복 방향
식용 및 사료용 곤충 활용 기술의 도전 과제를 극복하기 위한 방향은 다음과 같다. 첫째, 곤충 대량 생산을 위한 스마트 팜 기술을 개발한다. IoT, AI 등의 첨단 기술을 활용하여 사육 환경을 최적화하고 자동화한다. 둘째, 곤충 단백질의 알레르기 유발 물질을 제거하거나 저감하는 기술을 개발한다. 효소 처리, 발효 등의 방법을 통해 알레르겐을 제거한다. 셋째, 곤충 단백질의 기능적 특성을 개선하기 위한 가공 기술을 개발한다. 효소적 가수분해, 물리적 처리 등을 통해 용해도, 유화성 등을 개선한다. 넷째, 소비자 수용성 향상을 위한 마케팅 전략을 수립한다. 곤충의 영양학적, 환경적 이점을 강조하고, 익숙한 형태의 제품을 개발한다. 다섯째, 국제적 수준의 안전성 평가 체계를 구축하고, 관련 법규를 정비한다.

예상 성과물
식용 및 사료용 곤충 활용 기술 개발의 예상 성과물은 다음과 같다. 첫째, 고효율 곤충 사육 시스템 및 관련 장비. 둘째, 곤충 단백질 추출 및 정제 기술. 셋째, 곤충 기반 식품 및 사료 제품. 넷째, 곤충 단백질의 기능성 및 생리활성 관련 과학적 근거. 다섯째, 곤충 산업의 환경적, 경제적 지속가능성 평가 보고서. 이러한 성과물들은 식품 산업, 사료 산업, 농업, 환경 산업 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

기대 효과

❏ 과학기술 측면: 식용 및 사료용 곤충 활용 기술 개발의 과학 기술적 기대 효과는 다음과 같다. 첫째, 새로운 단백질 공급원에 대한 과학적 이해를 증진시킬 수 있다. 곤충 단백질의 구조, 기능, 생리활성 등에 대한 새로운 지식을 얻을 수 있다. 둘째, 곤충 사육 및 가공 기술의 발전을 통해 바이오테크놀로지 분야의 발전을 촉진할 수 있다. 셋째, 순환경제 모델 구축을 위한 기술적 기반을 마련할 수 있다. 유기성 폐기물의 고부가가치화 기술을 개발할 수 있다. 넷째, 식품 및 사료 산업의 혁신을 유도할 수 있다. 새로운 원료와 제품 개발을 통해 산업 구조를 다각화할 수 있다. 다섯째, 환경 친화적 단백질 생산 기술의 발전을 통해 지속가능한 식량 생산 시스템 구축에 기여할 수 있다. ❏ 경제·사회 측면: 식용 및 사료용 곤충 활용 기술 개발의 경제 사회적 기대 효과는 다음과 같다. 첫째, 새로운 산업 분야 창출을 통한 경제적 가치 창출이 가능하다. 곤충 사육, 가공, 유통 등의 새로운 일자리를 창출할 수 있다. 둘째, 식량 안보 강화에 기여할 수 있다. 지속가능한 단백질 공급원 확보를 통해 식량 위기에 대응할 수 있다. 셋째, 환경 보호 및 자원 순환에 기여할 수 있다. 온실가스 배출 감소, 토지 및 수자원 사용 효율성 증대 등의 효과를 기대할 수 있다. 넷째, 개발도상국의 영양 개선 및 경제 발전에 기여할 수 있다. 저비용 고영양 식품 공급을 통해 영양 불균형 해소에 도움을 줄 수 있다. 다섯째, 소비자의 식품 선택권을 확대하고 식문화의 다양성을 증진시킬 수 있다.

구분	키워드
국문	식용 곤충, 사료용 곤충, 대체 단백질, 지속가능한 식량 생산, 순환경제, 검정파리 유충, 갈색거저리,귀뚜라미, 곤충 단백질, 곤충 사육, 식품 안전성,
영문	Edible insects, Insect-based feed, Alternative protein, Sustainable food production, Circular economy, Black Soldier Fly Larvae, BSFL, Mealworm, Cricket, Insect protein, Insect farming, Food safety

핵심문헌 목록
2012-2023년도 출판 문헌 중 고피인용문헌 상위 10선
번호	출판년도	피인용수	저자	제목	출처	DOI
1	2013	987	van Huis, A	Potential of Insects as Food and Feed in Assuring Food Security	Annual Review of Entomology, Vol 58	10.1146/annurev-ento-120811-153704
2	2014	924	Makkar, HPS et al.	State-of-the-art on use of insects as animal feed	Animal Feed Science And Technology	10.1016/j.anifeedsci.2014.07.008
3	2013	878	Rumpold, BA and Schlüter, OK	Nutritional composition and safety aspects of edible insects	Molecular Nutrition & Food Research	10.1002/mnfr.201200735
4	2015	512	Oonincx, DGAB et al.	Feed Conversion, Survival and Development, and Composition of Four Insect Species on Diets Composed of Food By-Products	Plos One	10.1371/journal.pone.0144601
5	2017	492	Spranghers, T et al.	Nutritional composition of black soldier fly (Hermetia illucens) prepupae reared on different organic waste substrates	Journal of The Science of Food And Agriculture	10.1002/jsfa.8081
6	2015	487	Henry, M et al.	Review on the use of insects in the diet of farmed fish: Past and future	Animal Feed Science And Technology	10.1016/j.anifeedsci.2015.03.001
7	2015	474	Verbeke, W	Profiling consumers who are ready to adopt insects as a meat substitute in a Western society	Food Quality And Preference	10.1016/j.foodqual.2014.07.008
8	2012	471	Oonincx, DGAB and de Boer, IJM	Environmental Impact of the Production of Mealworms as a Protein Source for Humans - A Life Cycle Assessment	Plos One	10.1371/journal.pone.0051145
9	2013	456	Rumpold, BA and Schlüter, OK	Potential and challenges of insects as an innovative source for food and feed production	Innovative Food Science & Emerging Technologies	10.1016/j.ifset.2012.11.005
10	2017	445	van Huis, A and Oonincx, DGAB	The environmental sustainability of insects as food and feed. A review	Agronomy For Sustainable Development	10.1007/s13593-017-0452-8

11.4.13.2 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
지표 종합점수	83.00	Q1	79.53	83.13

비교 기준

• 전체(4215개) 5분위 구간은 클러스터 선별을 위한 점수부여를 위해 라이덴 클러스터 전체 4215개 기준의 5분위 등급
• 소속 meso 내부 평균은 해당 클러스터가 속한 세부 영역(meso) 단위에서 산출한 각 클러스터 지표값의 평균 (A)
• 선별(371개)간 평균은 선별된 371개 클러스터들의 해당 지표값 평균 (B)
• 비교 meso 내부평균은 해당 클러스터 지표값과 A를 대상으로 함
• 비교 선별(371개)평균은 해당 클러스터 지표값과 B를 대상으로 함

성장성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	0.23	ETC	0.78	0.90
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	0.96	S2	0.60	0.88
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	4.53	Q1	2.39	5.06
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	5.57	Q1	9.16	11.16
신규성 (가중 평균년도)	2,018.18	Q1	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	27.58	Q1	12.73	17.32
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	47.49	Q1	29.60	32.50

영향력
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	43.50	Q1	16.16	18.17
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	27.53	Q1	14.04	15.83

융합성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	2.83	Q2	2.93	2.39
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	3.08	Q1	2.41	2.12
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	5,624.00	Q2	7,671.00	14,084.82

산업연계성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	6.40	Q3	13.49	13.49
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	3.62	Q2	6.61	8.33
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	3.58	Q2	7.58	5.96
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	1.50	Q2	2.90	2.54

투자기반성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	67.86	Q2	79.61	185.36
연계과제수 (2017-2021)	123.00	Q2	194.12	297.65

한국 연구기반·수준
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
한국 점유율 (2006-2021)	6.52	Q1	5.65	5.41
한국 점유율 (2017-2021)	6.68	Q1	4.70	5.34
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	39.19	Q1	13.37	15.50
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	13.68	Q3	13.51	14.46

11.4.14 석류 기반 건강 증진 및 질병 예방 기술

11.4.14.1 기술 리포트

구분	아이템 이름
cluster_id	3042
기술명(국문)	석류 기반 건강 증진 및 질병 예방 기술
기술명(영문)	Pomegranate-Based Health Promotion and Disease Prevention Technology
기술명 상세 (국문)	석류 유래 생리활성 물질을 활용한 건강 증진 및 만성질환 예방 기술 개발
기술명 상세 (영문)	Development of Health Promotion and Chronic Disease Prevention Technology Using Bioactive Compounds Derived from Pomegranate

정의 및 개념
석류 기반 건강 증진 및 질병 예방 기술은 석류(Punica granatum)에 함유된 생리활성 물질, 특히 엘라그산(ellagic acid)과 우롤리틴(urolithins)을 활용하여 인체의 건강을 증진하고 다양한 질병을 예방하는 기술이다. 이 기술은 석류의 강력한 항산화 및 항염증 특성을 바탕으로 암 예방, 장내 미생물 조절, 대사 건강 개선, 심혈관 질환 예방, 신경 보호 등 다양한 건강 증진 효과를 목표로 한다.

필요성
현대 사회에서 만성질환과 노화 관련 질병의 증가로 인해 천연물 기반의 예방 의학적 접근이 중요해지고 있다. 석류는 다양한 생리활성 물질을 함유하고 있어 이러한 사회적 요구에 부합하는 해결책을 제시할 수 있다. 특히, 석류의 항산화, 항염증, 항암 효과는 현대인의 건강 증진에 크게 기여할 수 있으며, 장내 미생물 조절을 통한 전신 건강 개선 가능성은 최근 마이크로바이옴 연구의 중요성과 맞물려 주목받고 있다. 또한, 석류 기반 기술은 천연물을 활용한 안전하고 지속 가능한 건강 관리 방법으로서 가치가 있다.

최신 동향
최근 석류 관련 연구는 다음과 같은 방향으로 진행되고 있다. 첫째, 석류 추출물의 항암 효과에 대한 연구가 활발히 이루어지고 있으며, 특히 전립선암, 유방암, 대장암 등에 대한 예방 및 치료 가능성이 탐구되고 있다. 둘째, 석류의 장내 미생물 조절 효과에 대한 연구가 진행 중이며, 이를 통한 전신 건강 개선 메커니즘이 밝혀지고 있다. 셋째, 석류 폴리페놀의 생체이용률 향상을 위한 기술 개발이 이루어지고 있다. 넷째, 석류 성분의 신경 보호 효과에 대한 연구가 진행되어 알츠하이머병 등 신경퇴행성 질환 예방 가능성이 제시되고 있다. 다섯째, 석류의 대사 질환 관리 잠재력에 대한 연구가 이루어지고 있으며, 특히 비만, 당뇨병, 심혈관 질환 예방에 초점을 맞추고 있다.

연구 목표

❏ 과제명: 석류 유래 생리활성 물질의 항암 메커니즘 규명 및 치료제 개발 ❏ 연구내용: 석류의 엘라그산과 우롤리틴의 항암 작용 기전을 분자 수준에서 규명한다. 이를 바탕으로 특정 암종에 대한 표적 치료제를 개발하고 임상 시험을 통해 효능을 검증한다. ❏ 과제명: 석류 성분을 활용한 장내 미생물 조절 및 건강 증진 기술 개발 ❏ 연구내용: 석류 폴리페놀이 장내 미생물 생태계에 미치는 영향을 분석하고, 이를 통한 전신 건강 개선 효과를 규명한다. 장내 미생물 조절을 위한 최적의 석류 성분 조성을 개발한다. ❏ 과제명: 석류 폴리페놀의 생체이용률 향상을 위한 나노 전달 시스템 개발 ❏ 연구내용: 석류 폴리페놀의 낮은 생체이용률 문제를 해결하기 위한 나노 기반 전달 시스템을 개발한다. 이를 통해 체내 흡수율을 높이고 효과를 극대화한다. ❏ 과제명: 석류 추출물의 신경 보호 효과 규명 및 치매 예방 기능성 식품 개발 ❏ 연구내용: 석류 성분의 신경 보호 메커니즘을 분자 수준에서 규명하고, 알츠하이머병 등 신경퇴행성 질환 예방에 효과적인 기능성 식품을 개발한다. ❏ 과제명: 석류 기반 대사 질환 예방 및 관리 프로그램 개발 ❏ 연구내용: 석류 성분이 비만, 당뇨병, 심혈관 질환 등 대사 질환에 미치는 영향을 종합적으로 분석한다. 이를 바탕으로 개인 맞춤형 대사 질환 예방 및 관리 프로그램을 개발한다.

도전할 기술 영역 또는 복합 난제
석류 기반 건강 증진 기술 개발에 있어 다음과 같은 기술적 난제와 한계점이 존재한다. 첫째, 석류 폴리페놀의 낮은 생체이용률로 인해 체내에서 충분한 효과를 나타내기 어렵다. 둘째, 개인 간 대사 차이로 인해 석류 성분의 효과가 일관되지 않을 수 있다. 셋째, 석류 성분과 다른 식품 또는 약물과의 상호작용에 대한 이해가 부족하다. 넷째, 장기간 섭취 시 안전성에 대한 충분한 데이터가 부족하다. 다섯째, 석류 성분의 표준화된 추출 및 정제 기술이 필요하다.

도전 극복 방향
이러한 도전을 극복하기 위해 다음과 같은 방향으로 연구를 진행해야 한다. 첫째, 나노 기술을 활용한 전달 시스템 개발로 생체이용률을 향상시킨다. 둘째, 개인의 유전체 및 마이크로바이옴 분석을 통해 맞춤형 석류 성분 처방 기술을 개발한다. 셋째, 석류 성분과 다른 물질 간의 상호작용에 대한 체계적인 연구를 수행한다. 넷째, 장기간 임상 시험을 통해 안전성 데이터를 확보한다. 다섯째, 석류 성분의 표준화된 추출 및 정제 프로토콜을 개발하고 품질 관리 시스템을 구축한다.

예상 성과물
본 연구를 통해 다음과 같은 성과물이 예상된다. 첫째, 석류 기반 항암 보조 치료제. 둘째, 장내 미생물 조절을 위한 프리바이오틱스. 셋째, 석류 폴리페놀 나노 전달 시스템. 넷째, 치매 예방용 기능성 식품. 다섯째, 대사 질환 관리를 위한 맞춤형 건강 기능 식품. 이러한 성과물은 제약, 식품, 화장품 산업 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

기대 효과

❏ 과학기술 측면: 본 연구를 통해 다음과 같은 과학 기술적 기대 효과가 예상된다. 첫째, 석류 성분의 생리활성 메커니즘에 대한 심층적 이해를 통해 천연물 기반 신약 개발의 새로운 패러다임을 제시할 수 있다. 둘째, 나노 기술을 활용한 생체이용률 향상 기술은 다른 천연물 연구에도 적용될 수 있어 관련 분야 발전에 기여할 것이다. 셋째, 장내 미생물과 건강의 연관성에 대한 이해를 높여 마이크로바이옴 연구 발전에 기여할 것이다. 넷째, 개인 맞춤형 건강 관리 기술 개발을 통해 정밀 의학 분야 발전을 촉진할 것이다. ❏ 경제·사회 측면: 본 연구의 경제 사회적 기대 효과는 다음과 같다. 첫째, 석류 기반 건강 기능 식품 및 의약품 시장 창출을 통해 새로운 경제적 가치를 창출할 수 있다. 둘째, 천연물을 활용한 질병 예방 및 건강 증진으로 국민 의료비 절감에 기여할 수 있다. 셋째, 석류 농업 및 관련 산업 발전을 통해 농가 소득 증대 및 지역 경제 활성화에 기여할 수 있다. 넷째, 안전하고 효과적인 천연 건강 관리 방법 제공으로 국민 삶의 질 향상에 기여할 수 있다. 다섯째, 고령화 사회에서 건강 수명 연장을 통해 사회적 부담을 경감시킬 수 있다.

구분	키워드
국문	석류, 폴리페놀, 엘라그산, 우롤리틴, 항산화, 항염증, 항암, 장내 미생물, 대사 건강, 심혈관 질환, 신경 보호, 생체이용률, 나노 전달 시스템, 기능성 식품, 맞춤형 건강 관리
영문	Pomegranate, Polyphenols, Ellagic acid, Urolithins, Antioxidant, Anti-inflammatory, Anti-cancer, Gut microbiota, Metabolic health, Cardiovascular disease, Neuroprotection, Bioavailability, Nano delivery system, Functional food, Personalized health management

핵심문헌 목록
2012-2023년도 출판 문헌 중 고피인용문헌 상위 10선
번호	출판년도	피인용수	저자	제목	출처	DOI
1	2016	582	Ryu, D et al.	Urolithin A induces mitophagy and prolongs lifespan in C-elegans and increases muscle function in rodents	Nature Medicine	10.1038/nm.4132
2	2019	381	Singh, R et al.	Enhancement of the gut barrier integrity by a microbial metabolite through the Nrf2 pathway	Nature Communications	10.1038/s41467-018-07859-7
3	2012	375	Ismail, T et al.	Pomegranate peel and fruit extracts: A review of potential anti-inflammatory and anti-infective effects	Journal of Ethnopharmacology	10.1016/j.jep.2012.07.004
4	2013	371	Espín, JC et al.	Biological Significance of Urolithins, the Gut Microbial Ellagic Acid-Derived Metabolites: The Evidence So Far	Evidence-Based Complementary And Alternative Medicine	10.1155/2013/270418
5	2015	350	Akhtar, S et al.	Pomegranate peel and peel extracts: Chemistry and food features	Food Chemistry	10.1016/j.foodchem.2014.11.035
6	2017	297	Tomás-Barberán, FA et al.	“Urolithins, the rescue of “””“old”””” metabolites to understand a “””“new”””” concept: Metabotypes as a nexus among phenolic metabolism, microbiota dysbiosis, and host health status”	Molecular Nutrition & Food Research	10.1002/mnfr.201500901
7	2019	279	Andreux, PA et al.	The mitophagy activator urolithin A is safe and induces a molecular signature of improved mitochondrial and cellular health in humans	Nature Metabolism	10.1038/s42255-019-0073-4
8	2018	269	Singh, B et al.	Phenolic compounds as beneficial phytochemicals in pomegranate (Punica granatum L.) peel: A review	Food Chemistry	10.1016/j.foodchem.2018.04.039
9	2014	265	Tomás-Barberán, FA et al.	Ellagic Acid Metabolism by Human Gut Microbiota: Consistent Observation of Three Urolithin Phenotypes in Intervention Trials, Independent of Food Source, Age, and Health Status	Journal of Agricultural And Food Chemistry	10.1021/jf5024615
10	2017	254	BenSaad, LA et al.	Anti-inflammatory potential of ellagic acid, gallic acid and punicalagin A&B isolated from Punica granatum	Bmc Complementary And Alternative Medicine	10.1186/s12906-017-1555-0

11.4.14.2 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
지표 종합점수	73.00	Q1	79.53	83.13

비교 기준

• 전체(4215개) 5분위 구간은 클러스터 선별을 위한 점수부여를 위해 라이덴 클러스터 전체 4215개 기준의 5분위 등급
• 소속 meso 내부 평균은 해당 클러스터가 속한 세부 영역(meso) 단위에서 산출한 각 클러스터 지표값의 평균 (A)
• 선별(371개)간 평균은 선별된 371개 클러스터들의 해당 지표값 평균 (B)
• 비교 meso 내부평균은 해당 클러스터 지표값과 A를 대상으로 함
• 비교 선별(371개)평균은 해당 클러스터 지표값과 B를 대상으로 함

성장성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	0.98	S2	0.78	0.90
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	0.54	ETC	0.60	0.88
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	1.56	Q1	2.39	5.06
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	3.89	Q1	9.16	11.16
신규성 (가중 평균년도)	2,015.81	Q1	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	13.82	Q1	12.73	17.32
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	28.96	Q1	29.60	32.50

영향력
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	16.58	Q1	16.16	18.17
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	10.73	Q1	14.04	15.83

융합성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	2.89	Q2	2.93	2.39
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	2.69	Q1	2.41	2.12
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	3,508.00	Q3	7,671.00	14,084.82

산업연계성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	13.29	Q2	13.49	13.49
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	6.93	Q1	6.61	8.33
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	3.58	Q2	7.58	5.96
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	1.94	Q2	2.90	2.54

투자기반성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	1.09	Q4	79.61	185.36
연계과제수 (2017-2021)	12.00	Q4	194.12	297.65

한국 연구기반·수준
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
한국 점유율 (2006-2021)	2.07	Q4	5.65	5.41
한국 점유율 (2017-2021)	1.35	Q4	4.70	5.34
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	22.22	Q1	13.37	15.50
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	36.36	Q1	13.51	14.46

11.4.15 사프란의 약리학적 효과 연구

11.4.15.1 기술 리포트

구분	아이템 이름
cluster_id	3133
기술명(국문)	사프란의 약리학적 효과 연구
기술명(영문)	Research on Pharmacological Effects of Saffron
기술명 상세 (국문)	사프란 및 활성 성분의 다양한 질병에 대한 치료 효과 및 작용 기전 연구
기술명 상세 (영문)	Research on Therapeutic Effects and Mechanisms of Saffron and Its Active Constituents on Various Diseases

정의 및 개념
사프란(Saffron)의 약리학적 효과 연구는 크로커스 사티부스(Crocus sativus) 식물에서 추출한 사프란과 그 활성 성분인 크로신(crocin), 사프라날(safranal), 제니포사이드(geniposide) 등의 치료 효과와 작용 기전을 탐구하는 분야이다. 이 연구는 사프란의 항산화, 항염증, 신경보호 특성을 중심으로 암, 당뇨병, 심혈관 질환, 우울증 등 다양한 질병에 대한 잠재적 치료 효과를 조사한다. 또한 사프란 추출물의 생체이용률 향상과 새로운 전달 시스템 개발도 포함한다.

필요성
사프란의 약리학적 효과 연구는 다음과 같은 이유로 필요성이 높아지고 있다. 첫째, 천연물 기반 치료제에 대한 수요가 증가하고 있다. 합성 의약품의 부작용 문제로 인해 안전하고 효과적인 대안이 필요하다. 둘째, 만성질환과 정신건강 문제가 증가하면서 다중 작용 메커니즘을 가진 치료제의 필요성이 대두되고 있다. 사프란은 다양한 생리활성 물질을 포함하고 있어 이러한 요구를 충족시킬 수 있다. 셋째, 고령화 사회에 따른 퇴행성 질환 증가로 신경보호 효과를 가진 물질에 대한 관심이 높아지고 있다. 넷째, 전통의학과 현대 과학의 융합 연구 트렌드에 부합한다. 마지막으로, 사프란의 다양한 약리학적 효과가 밝혀짐에 따라 새로운 치료제 개발 가능성이 주목받고 있다.

최신 동향

사프란의 약리학적 효과에 대한 최신 연구 동향은 다음과 같다. 첫째, 알츠하이머병 치료제로서의 가능성 연구가 활발히 진행되고 있다. 사프란 추출물이 베타-아밀로이드 플라크 형성을 억제하고 신경 보호 효과를 나타내는 것으로 보고되었다. 둘째, 크로신의 항암 효과에 대한 연구가 확대되고 있다. 여러 암 세포주에서 세포 사멸을 유도하고 종양 성장을 억제하는 것으로 나타났다. 셋째, 사프란의 심혈관 건강 개선 효과에 대한 임상 연구가 증가하고 있다. 혈압 조절, 콜레스테롤 감소, 혈관 기능 개선 등의 효과가 보고되었다. 넷째, 제니포사이드의 항염증 메커니즘에 대한 분자 수준의 연구가 진행되고 있다. 다섯째, 사프란의 당뇨병 관리 효과에 대한 연구가 확대되고 있으며, 인슐린 감수성 개선과 혈당 조절 효과가 주목받고 있다.

연구 목표

❏ 과제명: 사프란 추출물의 알츠하이머병 예방 및 치료 효과 규명 ❏ 연구내용: 사프란 추출물이 베타-아밀로이드 플라크 형성을 억제하고 신경 보호 효과를 나타내는 메커니즘을 분자 수준에서 규명한다. 동물 모델을 통해 장기 투여 시 인지 기능 개선 효과를 평가하고, 임상 시험을 통해 알츠하이머병 환자에서의 효과를 검증한다. ❏ 과제명: 크로신의 항암 활성 강화 및 표적 전달 시스템 개발 ❏ 연구내용: 크로신의 항암 활성을 증진시키기 위한 구조 최적화 연구를 수행한다. 나노 기술을 활용하여 크로신의 생체이용률을 향상시키고 암 조직 특이적 전달이 가능한 시스템을 개발한다. 다양한 암 모델에서 효능과 안전성을 평가한다. ❏ 과제명: 사프란 성분의 심혈관 질환 예방 및 치료 효과 검증 ❏ 연구내용: 사프란 추출물과 주요 활성 성분의 심혈관 보호 효과를 분자, 세포, 동물 수준에서 종합적으로 평가한다. 혈압 조절, 콜레스테롤 대사, 혈관 기능 개선 등의 메커니즘을 규명하고, 대규모 임상 시험을 통해 장기적인 심혈관 질환 예방 효과를 검증한다. ❏ 과제명: 제니포사이드의 항염증 작용 기전 규명 및 염증성 질환 치료제 개발 ❏ 연구내용: 제니포사이드의 항염증 효과에 관여하는 분자 경로를 포괄적으로 분석한다. 만성 염증성 질환 모델에서 제니포사이드의 치료 효과를 평가하고, 안전성이 개선된 유도체를 개발하여 새로운 항염증 치료제로서의 가능성을 탐색한다. ❏ 과제명: 사프란 기반 당뇨병 관리 기능성 식품 및 보조제 개발 ❏ 연구내용: 사프란 추출물의 혈당 조절 및 인슐린 감수성 개선 효과를 분자 수준에서 규명한다. 사프란 성분의 생체이용률을 극대화한 제형을 개발하고, 임상 시험을 통해 장기 복용 시 당뇨병 관리 효과와 안전성을 평가한다. ❏ 과제명: 사프란의 신경정신질환 개선 효과 및 작용 기전 연구 ❏ 연구내용: 우울증, 불안장애 등 주요 신경정신질환에 대한 사프란의 치료 효과를 평가한다. 신경전달물질 조절, 신경가소성 증진 등 관련 메커니즘을 규명하고, 기존 항우울제와의 병용 효과 및 장기 안전성을 검증한다.

도전할 기술 영역 또는 복합 난제
사프란의 약리학적 효과 연구에서 도전해야 할 기술적 난제와 한계점은 다음과 같다. 첫째, 사프란 추출물의 표준화 문제가 있다. 재배 조건, 추출 방법에 따라 활성 성분의 함량이 달라져 일관된 연구 결과를 얻기 어렵다. 둘째, 사프란 성분의 낮은 생체이용률이 문제다. 크로신 등 주요 활성 물질의 흡수율이 낮아 효과적인 전달 시스템 개발이 필요하다. 셋째, 장기 안전성 평가가 부족하다. 대규모, 장기간 임상 시험을 통한 안전성 검증이 요구된다. 넷째, 복합 작용 메커니즘 규명의 어려움이 있다. 다양한 성분이 복합적으로 작용하여 정확한 작용 기전을 밝히기 어렵다. 다섯째, 대량 생산의 한계가 있다. 사프란의 높은 가격과 제한된 생산량으로 인해 대규모 연구와 상용화에 제약이 있다.

도전 극복 방향
사프란 연구의 도전 과제를 극복하기 위한 방향은 다음과 같다. 첫째, 사프란 추출물의 표준화를 위해 국제적으로 통용되는 품질 기준을 수립하고, 활성 성분의 정량 분석 방법을 개발해야 한다. 둘째, 나노 기술, 리포좀 등을 활용한 새로운 약물 전달 시스템을 개발하여 생체이용률을 향상시켜야 한다. 셋째, 장기 안전성 평가를 위해 다국적, 다기관 임상 시험을 설계하고 수행해야 한다. 넷째, 시스템 생물학적 접근법과 인공지능을 활용하여 복합 작용 메커니즘을 종합적으로 분석해야 한다. 다섯째, 조직 배양 기술을 이용한 사프란 활성 성분의 대량 생산 방법을 개발하고, 유전자 조작을 통해 고함량 활성 물질 생산 식물을 개발해야 한다.

예상 성과물
사프란의 약리학적 효과 연구를 통해 다음과 같은 성과물이 예상된다. 첫째, 알츠하이머병 예방 및 치료를 위한 사프란 기반 신약 또는 기능성 식품. 둘째, 크로신을 이용한 표적형 항암제. 셋째, 심혈관 질환 예방을 위한 사프란 추출물 보조제. 넷째, 제니포사이드 유도체를 이용한 새로운 항염증 치료제. 다섯째, 당뇨병 관리를 위한 사프란 기반 기능성 식품. 여섯째, 우울증 및 불안장애 치료를 위한 사프란 추출물 제제. 이러한 성과물들은 제약, 건강기능식품, 화장품 등 다양한 산업 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

기대 효과

❏ 과학기술 측면: 사프란의 약리학적 효과 연구를 통해 다음과 같은 과학 기술적 기대 효과가 예상된다. 첫째, 천연물의 복합 작용 메커니즘에 대한 이해가 증진될 것이다. 이는 다중 표적 치료제 개발에 새로운 패러다임을 제시할 수 있다. 둘째, 사프란 성분의 구조-활성 관계 연구를 통해 새로운 약물 후보 물질 발굴이 가능할 것이다. 셋째, 나노 기술을 활용한 천연물 전달 시스템 개발로 생체이용률 향상 기술이 발전할 것이다. 넷째, 시스템 생물학적 접근을 통해 복합 질환에 대한 통합적 치료 전략 수립이 가능해질 것이다. 다섯째, 식물 유래 활성 물질의 대량 생산 기술 발전으로 천연물 의약품 산업이 활성화될 것이다. ❏ 경제·사회 측면: 사프란의 약리학적 효과 연구는 다음과 같은 경제 사회적 기대 효과를 가져올 것으로 예상된다. 첫째, 알츠하이머병, 암, 심혈관 질환 등 주요 만성질환의 예방 및 치료 효과 개선으로 의료비 절감과 삶의 질 향상이 기대된다. 둘째, 천연물 기반 신약 및 기능성 식품 개발로 새로운 고부가가치 산업이 창출될 것이다. 셋째, 사프란 재배 및 가공 산업의 활성화로 농업 분야의 새로운 수익 모델이 만들어질 수 있다. 넷째, 부작용이 적은 천연 치료제 개발로 환자들의 의약품 선택권이 확대될 것이다. 다섯째, 전통 지식과 현대 과학의 융합을 통해 문화적 가치 창출과 국가 경쟁력 향상에 기여할 수 있다.

구분	키워드
국문	사프란, 크로신, 사프라날, 제니포사이드, 약리학적 효과, 세포사멸, 항산화, 항염증, 신경보호, 항암, 심혈관 질환, 알츠하이머병, 당뇨병, 우울증, 천연물 의약품, 기능성 식품
영문	Saffron, Crocin, Safranal, Geniposide, Pharmacological effects, Apoptosis, Antioxidant, Anti-inflammatory, Neuroprotective, Anti-cancer, Cardiovascular disease, ""Alzheimers disease"", Diabetes, Depression, Natural medicine, Functional food

핵심문헌 목록
2012-2023년도 출판 문헌 중 고피인용문헌 상위 10선
번호	출판년도	피인용수	저자	제목	출처	DOI
1	2014	300	Alavizadeh, SH and Hosseinzadeh, H	Bioactivity assessment and toxicity of crocin: A comprehensive review	Food And Chemical Toxicology	10.1016/j.fct.2013.11.016
2	2016	286	Zhou, X et al.	Synergistic Effects of Chinese Herbal Medicine: A Comprehensive Review of Methodology and Current Research	Frontiers in Pharmacology	10.3389/fphar.2016.00201
3	2014	236	He, XR et al.	Eucommia ulmoides Oliv.: Ethnopharmacology, phytochemistry and pharmacology of an important traditional Chinese medicine	Journal of Ethnopharmacology	10.1016/j.jep.2013.11.023
4	2012	173	Mehri, S et al.	Neuroprotective Effect of Crocin on Acrylamide-induced Cytotoxicity in PC12 cells	Cellular And Molecular Neurobiology	10.1007/s10571-011-9752-8
5	2013	171	Hosseinzadeh, H and Nassiri-Asl, M	Avicenna’s (Ibn Sina) the Canon of Medicine and Saffron (Crocus sativus): A Review	Phytotherapy Research	10.1002/ptr.4784
6	2014	166	Bolhassani, A et al.	Saffron and natural carotenoids: Biochemical activities and anti-tumor effects	Biochimica Et Biophysica Acta-Reviews On Cancer	10.1016/j.bbcan.2013.11.001
7	2012	160	Hosseinzadeh, H et al.	Effects of Saffron (Crocus sativus L.) and its Active Constituent, Crocin, on Recognition and Spatial Memory after Chronic Cerebral Hypoperfusion in Rats	Phytotherapy Research	10.1002/ptr.3566
8	2012	151	Wang, QS et al.	Dietary Blue Pigments Derived from Genipin, Attenuate Inflammation by Inhibiting LPS-Induced iNOS and COX-2 Expression via the NF-κB Inactivation	Plos One	10.1371/journal.pone.0034122
9	2015	144	Petrakis, EA et al.	Evaluation of saffron (Crocus sativus L.) adulteration with plant adulterants by 1H NMR metabolite fingerprinting	Food Chemistry	10.1016/j.foodchem.2014.10.107
10	2013	143	Dai, XP et al.	Preparative isolation and purification of seven main antioxidants from Eucommia ulmoides Oliv. (Du-zhong) leaves using HSCCC guided by DPPH-HPLC experiment	Food Chemistry	10.1016/j.foodchem.2013.02.006

11.4.15.2 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
지표 종합점수	72.00	Q1	79.53	83.13

비교 기준

• 전체(4215개) 5분위 구간은 클러스터 선별을 위한 점수부여를 위해 라이덴 클러스터 전체 4215개 기준의 5분위 등급
• 소속 meso 내부 평균은 해당 클러스터가 속한 세부 영역(meso) 단위에서 산출한 각 클러스터 지표값의 평균 (A)
• 선별(371개)간 평균은 선별된 371개 클러스터들의 해당 지표값 평균 (B)
• 비교 meso 내부평균은 해당 클러스터 지표값과 A를 대상으로 함
• 비교 선별(371개)평균은 해당 클러스터 지표값과 B를 대상으로 함

성장성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	1.00	S1	0.78	0.90
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	0.03	ETC	0.60	0.88
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	0.35	Q2	2.39	5.06
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	2.31	Q2	9.16	11.16
신규성 (가중 평균년도)	2,015.70	Q1	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	12.02	Q1	12.73	17.32
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	29.96	Q1	29.60	32.50

영향력
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	11.70	Q1	16.16	18.17
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	10.50	Q1	14.04	15.83

융합성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	3.05	Q2	2.93	2.39
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	2.61	Q1	2.41	2.12
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	936.00	Q4	7,671.00	14,084.82

산업연계성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	14.49	Q1	13.49	13.49
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	6.90	Q1	6.61	8.33
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	9.61	Q1	7.58	5.96
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	2.27	Q2	2.90	2.54

투자기반성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	6.68	Q4	79.61	185.36
연계과제수 (2017-2021)	25.00	Q3	194.12	297.65

한국 연구기반·수준
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
한국 점유율 (2006-2021)	4.73	Q2	5.65	5.41
한국 점유율 (2017-2021)	2.27	Q3	4.70	5.34
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	3.57	Q5	13.37	15.50
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	7.14	Q4	13.51	14.46

11.4.16 슈퍼푸드 의약학적 활용 연구

11.4.16.1 기술 리포트

구분	아이템 이름
cluster_id	3180
기술명(국문)	슈퍼푸드 의약학적 활용 연구
기술명(영문)	Research on Medicinal Applications of Superfoods
기술명 상세 (국문)	슈퍼푸드 영양성분 분석 및 기능성 식품 개발을 통한 의약학적 활용 연구
기술명 상세 (영문)	Research on Nutritional Analysis and Functional Food Development of Superfoods for Medicinal Applications

정의 및 개념
슈퍼푸드 의약학적 활용 연구는 퀴노아(quinoa), 아마란스(amaranth), 치아씨(chia seed) 등 영양가가 높은 식물성 식품의 영양 성분과 생리활성 물질을 분석하고, 이를 기반으로 기능성 식품을 개발하여 다양한 질병 예방 및 치료에 활용하는 연구 분야이다. 이 연구는 슈퍼푸드의 항산화, 항염증, 항당뇨, 항비만 등의 효과를 과학적으로 규명하고, 이를 바탕으로 새로운 건강기능식품 및 의약품 개발을 목표로 한다.

필요성
현대 사회에서 만성질환의 증가와 건강에 대한 관심 고조로 인해 슈퍼푸드의 의약학적 활용 연구의 필요성이 대두되고 있다. 첫째, 영양 불균형과 식생활 관련 질병 예방을 위해 영양가 높은 대체 식품 개발이 요구된다. 둘째, 글루텐 불내성 등 식품 알레르기 환자를 위한 대체 식품 개발이 필요하다. 셋째, 천연물 기반의 기능성 식품 및 의약품 개발을 통해 부작용을 줄이고 효과를 높일 수 있는 새로운 치료 방법이 요구된다. 넷째, 기후변화에 대응하여 환경 스트레스에 강한 작물 개발 및 식량 안보 확보가 필요하다.

최신 동향
슈퍼푸드의 의약학적 활용 연구에 대한 최신 동향은 다음과 같다. 첫째, 퀴노아, 아마란스, 치아씨 등의 영양 성분 및 생리활성 물질에 대한 심층 분석이 이루어지고 있다. 둘째, 슈퍼푸드의 항산화, 항염증, 항당뇨, 항비만 효과에 대한 임상 연구가 활발히 진행되고 있다. 셋째, 슈퍼푸드를 활용한 기능성 식품 개발 및 식품 가공 기술 연구가 증가하고 있다. 넷째, 유전체 분석 및 대사체학 기술을 활용한 슈퍼푸드의 기능성 성분 향상 연구가 진행되고 있다. 다섯째, 슈퍼푸드의 환경 스트레스 내성 메커니즘 연구 및 품종 개량이 이루어지고 있다.

연구 목표

❏ 과제명: 슈퍼푸드 유래 생리활성 물질의 기능성 규명 및 최적화 연구 ❏ 연구내용: 퀴노아, 아마란스, 치아씨 등 슈퍼푸드에서 추출한 생리활성 물질의 항산화, 항염증, 항당뇨 효과를 실험 환경 (in vitro) 및 생체 내 (in vivo) 실험을 통해 규명한다. 이를 바탕으로 최적의 추출 조건 및 가공 방법을 확립하여 기능성을 극대화한다. ❏ 과제명: 슈퍼푸드 기반 맞춤형 기능성 식품 개발 및 임상 효과 검증 ❏ 연구내용: 다양한 만성질환 예방 및 관리를 위한 슈퍼푸드 기반 맞춤형 기능성 식품을 개발한다. 개발된 식품의 안전성 및 효능을 임상 시험을 통해 검증하고, 최적의 섭취 방법을 확립한다. ❏ 과제명: 슈퍼푸드의 영양 성분 및 기능성 향상을 위한 유전체 편집 기술 개발 ❏ 연구내용: CRISPR-Cas9 등의 유전체 편집 기술을 활용하여 슈퍼푸드의 영양 성분 및 기능성 물질 함량을 증진시킨다. 환경 스트레스 내성이 향상된 신품종을 개발하여 작물의 안정적 생산성을 확보한다. ❏ 과제명: 슈퍼푸드 유래 생리활성 물질의 나노 전달체 개발 및 약물 전달 시스템 최적화 ❏ 연구내용: 슈퍼푸드에서 추출한 생리활성 물질의 생체이용률을 높이기 위한 나노 전달체를 개발한다. 표적 지향성 및 서방형 약물 전달 시스템을 최적화하여 치료 효과를 극대화한다. ❏ 과제명: 슈퍼푸드 기반 화장품 소재 개발 및 피부 개선 효과 연구 ❏ 연구내용: 슈퍼푸드의 항산화, 항염증 성분을 활용한 기능성 화장품 소재를 개발한다. 개발된 소재의 피부 노화 방지, 미백, 주름 개선 등의 효과를 실험 환경 (in vitro) 및 임상 시험을 통해 검증한다.

도전할 기술 영역 또는 복합 난제
슈퍼푸드의 의약학적 활용 연구에서 도전해야 할 기술적 난제는 다음과 같다. 첫째, 슈퍼푸드의 생리활성 물질 추출 및 정제 기술의 최적화가 필요하다. 둘째, 슈퍼푸드의 기능성 성분의 생체이용률 향상 기술 개발이 요구된다. 셋째, 슈퍼푸드의 항영양인자(antinutritional factors) 제거 기술 개발이 필요하다. 넷째, 슈퍼푸드의 대량 생산 및 가공 기술 최적화가 요구된다. 다섯째, 슈퍼푸드의 기능성에 대한 장기적인 임상 연구 및 안전성 평가가 필요하다.

도전 극복 방향
슈퍼푸드의 의약학적 활용 연구에서 도전 과제를 극복하기 위한 방향은 다음과 같다. 첫째, 초임계 유체 추출법 등 첨단 추출 기술을 활용하여 생리활성 물질의 추출 효율을 높인다. 둘째, 나노 캡슐화 기술 등을 활용하여 기능성 성분의 생체이용률을 향상시킨다. 셋째, 발효 공정 최적화 및 효소 처리 기술을 통해 항영양인자를 효과적으로 제거한다. 넷째, 스마트팜 기술을 활용하여 슈퍼푸드의 안정적인 대량 생산 체계를 구축한다. 다섯째, 대규모 코호트 연구 및 장기 추적 관찰을 통해 슈퍼푸드의 안전성 및 효능을 검증한다.

예상 성과물
슈퍼푸드의 의약학적 활용 연구를 통해 다음과 같은 성과물이 예상된다. 첫째, 슈퍼푸드 유래 신규 생리활성 물질 및 기능성 식품 소재. 둘째, 만성질환 예방 및 관리를 위한 맞춤형 기능성 식품. 셋째, 슈퍼푸드 기반의 새로운 의약품 및 건강기능식품. 넷째, 영양 강화 및 환경 스트레스 내성이 향상된 슈퍼푸드 신품종. 다섯째, 슈퍼푸드 유래 기능성 화장품 소재 및 제품. 이러한 성과물은 식품, 제약, 화장품 산업 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

기대 효과

❏ 과학기술 측면: 슈퍼푸드의 의약학적 활용 연구를 통해 다음과 같은 과학 기술적 기대 효과가 예상된다. 첫째, 슈퍼푸드의 영양 성분 및 생리활성 물질에 대한 심층적 이해를 통해 식품과 건강의 상관관계에 대한 과학적 근거를 제시할 수 있다. 둘째, 슈퍼푸드의 기능성 성분 추출 및 가공 기술 발전을 통해 식품 산업의 기술 혁신을 촉진할 수 있다. 셋째, 유전체 편집 기술을 활용한 슈퍼푸드 품종 개량을 통해 작물 육종 기술의 발전을 도모할 수 있다. 넷째, 슈퍼푸드 유래 생리활성 물질의 나노 전달체 개발을 통해 약물 전달 시스템 기술의 발전을 이끌 수 있다. 다섯째, 슈퍼푸드의 기능성 연구를 통해 천연물 기반의 신약 개발 가능성을 확대할 수 있다. ❏ 경제·사회 측면: 슈퍼푸드의 의약학적 활용 연구를 통해 다음과 같은 경제 사회적 기대 효과가 예상된다. 첫째, 고부가가치 기능성 식품 및 의약품 개발을 통해 관련 산업의 경제적 가치를 창출할 수 있다. 둘째, 만성질환 예방 및 관리를 통해 국민 의료비 절감 효과를 기대할 수 있다. 셋째, 슈퍼푸드의 국내 재배 확대를 통해 농가 소득 증대 및 식량 안보 강화에 기여할 수 있다. 넷째, 글루텐 불내성 등 식품 알레르기 환자를 위한 대체 식품 개발을 통해 삶의 질 향상에 기여할 수 있다. 다섯째, 환경 스트레스에 강한 작물 개발을 통해 기후변화에 대응한 지속가능한 농업 발전에 기여할 수 있다.

구분	키워드
국문	슈퍼푸드, 퀴노아, 아마란스, 치아씨, 기능성 식품, 생리활성 물질, 항산화, 항염증, 만성질환 예방, 영양 강화, 기능성 식품
영문	Superfood, Quinoa, Amaranth, Chia seed, Functional food, Bioactive compounds, Antioxidant, Anti-inflammatory, Chronic disease prevention, Nutritional enhancement, Functional Food

핵심문헌 목록
2012-2023년도 출판 문헌 중 고피인용문헌 상위 10선
번호	출판년도	피인용수	저자	제목	출처	DOI
1	2017	431	Jarvis, DE et al.	The genome of Chenopodium quinoa	Nature	10.1038/nature21370
2	2016	246	Nowak, V et al.	Assessment of the nutritional composition of quinoa (Chenopodium quinoa Willd.)	Food Chemistry	10.1016/j.foodchem.2015.02.111
3	2015	240	Tang, Y et al.	Characterisation of phenolics, betanins and antioxidant activities in seeds of three Chenopodium quinoa Willd. genotypes	Food Chemistry	10.1016/j.foodchem.2014.06.018
4	2018	233	Sarker, U and Oba, S	Drought stress enhances nutritional and bioactive compounds, phenolic acids and antioxidant capacity of Amaranthus leafy vegetable	Bmc Plant Biology	10.1186/s12870-018-1484-1
5	2016	230	Bazile, D et al.	The Global Expansion of Quinoa: Trends and Limits	Frontiers in Plant Science	10.3389/fpls.2016.00622
6	2012	228	Muñoz, LA et al.	Chia seeds: Microstructure, mucilage extraction and hydration	Journal of Food Engineering	10.1016/j.jfoodeng.2011.06.037
7	2016	214	Zhu, F	Chemical composition and health effects of Tartary buckwheat	Food Chemistry	10.1016/j.foodchem.2016.02.050
8	2013	208	Venskutonis, PR and Kraujalis, P	Nutritional Components of Amaranth Seeds and Vegetables: A Review on Composition, Properties, and Uses	Comprehensive Reviews in Food Science And Food Safety	10.1111/1541-4337.12021
8	2017	208	Zhang, LJ et al.	The Tartary Buckwheat Genome Provides Insights into Rutin Biosynthesis and Abiotic Stress Tolerance	Molecular Plant	10.1016/j.molp.2017.08.013
9	2017	207	Maradini, AM et al.	Quinoa: Nutritional, functional, and antinutritional aspects	Critical Reviews in Food Science And Nutrition	10.1080/10408398.2014.1001811
10	2018	203	Sarker, U and Oba, S	Augmentation of leaf color parameters, pigments, vitamins, phenolic acids, flavonoids and antioxidant activity in selected Amaranthus tricolor under salinity stress	Scientific Reports	10.1038/s41598-018-30897-6
10	2018	203	Sarker, U and Oba, S	Drought Stress Effects on Growth, ROS Markers, Compatible Solutes, Phenolics, Flavonoids, and Antioxidant Activity in Amaranthus tricolor	Applied Biochemistry And Biotechnology	10.1007/s12010-018-2784-5

11.4.16.2 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
지표 종합점수	73.00	Q1	79.53	83.13

비교 기준

• 전체(4215개) 5분위 구간은 클러스터 선별을 위한 점수부여를 위해 라이덴 클러스터 전체 4215개 기준의 5분위 등급
• 소속 meso 내부 평균은 해당 클러스터가 속한 세부 영역(meso) 단위에서 산출한 각 클러스터 지표값의 평균 (A)
• 선별(371개)간 평균은 선별된 371개 클러스터들의 해당 지표값 평균 (B)
• 비교 meso 내부평균은 해당 클러스터 지표값과 A를 대상으로 함
• 비교 선별(371개)평균은 해당 클러스터 지표값과 B를 대상으로 함

성장성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	1.00	S1	0.78	0.90
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	0.53	ETC	0.60	0.88
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	1.45	Q1	2.39	5.06
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	4.20	Q1	9.16	11.16
신규성 (가중 평균년도)	2,015.78	Q1	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	11.17	Q1	12.73	17.32
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	31.32	Q1	29.60	32.50

영향력
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	13.63	Q1	16.16	18.17
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	10.70	Q1	14.04	15.83

융합성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	3.70	Q1	2.93	2.39
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	2.43	Q2	2.41	2.12
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	6,103.00	Q2	7,671.00	14,084.82

산업연계성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	5.62	Q3	13.49	13.49
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	3.36	Q3	6.61	8.33
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	4.16	Q2	7.58	5.96
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	2.10	Q2	2.90	2.54

투자기반성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	13.52	Q3	79.61	185.36
연계과제수 (2017-2021)	39.00	Q3	194.12	297.65

한국 연구기반·수준
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
한국 점유율 (2006-2021)	4.27	Q2	5.65	5.41
한국 점유율 (2017-2021)	3.89	Q2	4.70	5.34
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	6.25	Q4	13.37	15.50
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	11.54	Q3	13.51	14.46

11.4.17 플라보노이드 기반 항암 치료 기술 개발

11.4.17.1 기술 리포트

구분	아이템 이름
cluster_id	3430
기술명(국문)	플라보노이드 기반 항암 치료 기술 개발
기술명(영문)	Development of Flavonoid-Based Cancer Treatment Technologies
기술명 상세 (국문)	플라보노이드 화합물을 이용한 암 예방 및 치료 효과 증진을 위한 복합 기전 연구
기술명 상세 (영문)	Comprehensive Mechanism Study for Enhancing Cancer Prevention and Treatment Effects Using Flavonoid Compounds

정의 및 개념
플라보노이드 기반 항암 치료 기술은 과일, 채소, 허브 등에 풍부하게 함유된 천연 폴리페놀 화합물인 플라보노이드를 이용하여 암을 예방하고 치료하는 기술이다. 주요 플라보노이드로는 아피제닌(apigenin), 루테올린(luteolin), 캠페롤(kaempferol), 크리신(chrysin), 미리세틴(myricetin) 등이 있으며, 이들은 항산화, 항염증, 세포 주기 조절, 세포사멸(apoptosis) 유도 등 다양한 기전을 통해 항암 효과를 나타낸다. 이 기술은 암세포의 증식, 침윤, 전이를 억제하고 기존 항암제의 효과를 증진시키는 데 초점을 맞추고 있다.

필요성
플라보노이드 기반 항암 치료 기술 개발의 필요성은 다음과 같다. 첫째, 기존 항암제의 부작용과 내성 문제를 극복할 수 있는 대안이 필요하다. 둘째, 천연물 유래 항암 물질에 대한 관심이 증가하고 있으며, 이는 부작용이 적고 안전성이 높은 치료법을 개발할 수 있는 가능성을 제시한다. 셋째, 플라보노이드의 다양한 생물학적 활성은 복합적인 항암 기전을 통해 효과적인 암 예방 및 치료 전략을 제공할 수 있다. 넷째, 플라보노이드의 화학적 구조 변형을 통해 새로운 항암제 개발의 가능성이 있다. 다섯째, 플라보노이드와 기존 항암제의 병용 요법을 통해 치료 효과를 증진시킬 수 있는 잠재력이 있다.

최신 동향
플라보노이드 기반 항암 치료 기술의 최신 연구 동향은 다음과 같다. 첫째, 아피제닌, 루테올린, 캠페롤 등 주요 플라보노이드의 항암 기전에 대한 심층적인 연구가 진행되고 있다. 특히 PI3K/AKT/mTOR, MAPK, JAK/STAT 등 주요 신호전달 경로에 대한 조절 효과가 밝혀지고 있다. 둘째, 플라보노이드의 나노입자화를 통한 생체이용률 향상 연구가 활발히 진행되고 있다. 셋째, 플라보노이드와 기존 항암제의 병용 요법에 대한 연구가 증가하고 있으며, 시너지 효과와 내성 극복 가능성이 보고되고 있다. 넷째, 플라보노이드의 에피제네틱 조절 효과에 대한 연구가 주목받고 있다. 다섯째, 플라보노이드의 면역조절 기능을 이용한 암 면역치료 연구가 진행되고 있다.

연구 목표

❏ 과제명: 플라보노이드의 항암 기전 규명 ❏ 연구내용: 주요 플라보노이드의 세포 내 표적 단백질 및 신호전달 경로를 밝히고, 이를 통한 항암 효과의 분자 메커니즘을 규명한다. ❏ 과제명: 플라보노이드 나노전달체 개발 ❏ 연구내용: 플라보노이드의 생체이용률과 암세포 표적화를 향상시키기 위한 나노입자 기반 전달 시스템을 개발하고 최적화한다. ❏ 과제명: 플라보노이드-항암제 병용 요법 개발 ❏ 연구내용: 플라보노이드와 기존 항암제의 시너지 효과를 평가하고, 최적의 병용 요법을 개발하여 항암 효과를 극대화한다. ❏ 과제명: 플라보노이드 유도체 합성 및 구조-활성 관계 연구 ❏ 연구내용: 플라보노이드의 화학적 구조를 변형하여 항암 활성이 향상된 새로운 유도체를 합성하고, 구조-활성 관계를 규명한다. ❏ 과제명: 플라보노이드의 에피제네틱 조절 기전 연구 ❏ 연구내용: 플라보노이드의 DNA 메틸화, 히스톤 변형 등 에피제네틱 조절 효과를 연구하고, 이를 통한 항암 전략을 개발한다. ❏ 과제명: 플라보노이드 기반 암 면역치료 전략 개발 ❏ 연구내용: 플라보노이드의 면역조절 기능을 이용하여 암 면역치료 효과를 증진시키는 새로운 치료 전략을 개발한다.

도전할 기술 영역 또는 복합 난제
플라보노이드 기반 항암 치료 기술 개발에 있어 주요 도전 과제는 다음과 같다. 첫째, 플라보노이드의 낮은 생체이용률과 빠른 대사로 인한 체내 활성 저하 문제를 해결해야 한다. 둘째, 플라보노이드의 다양한 표적과 복잡한 작용 기전으로 인해 정확한 항암 메커니즘을 규명하는 데 어려움이 있다. 셋째, 플라보노이드의 항암 효과에 대한 임상적 유효성을 입증하기 위한 대규모 임상 연구가 부족하다. 넷째, 플라보노이드와 기존 항암제 간의 상호작용 및 안전성에 대한 종합적인 평가가 필요하다. 다섯째, 플라보노이드의 화학적 구조 변형을 통한 새로운 유도체 개발 및 최적화 과정이 복잡하고 시간이 많이 소요된다.

도전 극복 방향
플라보노이드 기반 항암 치료 기술의 도전 과제를 극복하기 위한 방향은 다음과 같다. 첫째, 나노기술을 활용한 플라보노이드 전달 시스템을 개발하여 생체이용률을 향상시키고 표적 지향성을 높인다. 둘째, 시스템 생물학 및 인공지능 기술을 활용하여 플라보노이드의 복잡한 작용 기전을 종합적으로 분석하고 예측한다. 셋째, 다기관 협력을 통한 대규모 임상 연구를 수행하여 플라보노이드의 항암 효과에 대한 임상적 근거를 확보한다. 넷째, 플라보노이드와 기존 항암제의 병용 요법에 대한 체계적인 연구를 통해 최적의 조합과 용법을 개발한다. 다섯째, 컴퓨터 지원 약물 설계 기술을 활용하여 효율적인 플라보노이드 유도체 개발 및 최적화 과정을 수행한다.

예상 성과물
플라보노이드 기반 항암 치료 기술 개발을 통해 다음과 같은 예상성과물을 기대할 수 있다. 첫째, 플라보노이드의 항암 기전에 대한 종합적인 데이터베이스 구축. 둘째, 생체이용률이 향상된 플라보노이드 나노전달체 제형. 셋째, 플라보노이드와 기존 항암제의 최적 병용 요법 프로토콜. 넷째, 항암 활성이 향상된 새로운 플라보노이드 유도체. 다섯째, 플라보노이드 기반 암 면역치료 전략. 이러한 성과물들은 암 예방 및 치료, 신약 개발, 기능성 식품 산업 등 다양한 분야에서 활용될 수 있을 것으로 기대된다.

기대 효과

❏ 과학기술 측면: 플라보노이드 기반 항암 치료 기술 개발을 통해 다음과 같은 과학 기술적 기대 효과를 얻을 수 있다. 첫째, 천연물 유래 항암 물질의 작용 기전에 대한 이해도를 높이고, 이를 통해 새로운 항암 전략 수립에 기여할 수 있다. 둘째, 나노기술과 천연물 과학의 융합을 통해 약물 전달 시스템 분야의 발전을 촉진할 수 있다. 셋째, 플라보노이드의 다양한 생물학적 활성을 활용한 복합 치료 전략 개발로 암 치료의 패러다임을 변화시킬 수 있다. 넷째, 플라보노이드 유도체 개발을 통해 신약 개발 플랫폼을 확장할 수 있다. 다섯째, 에피제네틱스와 면역학 분야의 연구 발전에 기여할 수 있다. ❏ 경제·사회 측면: 플라보노이드 기반 항암 치료 기술 개발은 다음과 같은 경제 사회적 기대 효과를 가져올 수 있다. 첫째, 부작용이 적은 천연물 기반 항암제 개발로 암 환자의 삶의 질 향상에 기여할 수 있다. 둘째, 기존 항암제와의 병용 요법을 통해 치료 효과를 높이고 의료비용을 절감할 수 있다. 셋째, 플라보노이드를 활용한 기능성 식품 및 건강기능식품 산업의 성장을 촉진할 수 있다. 넷째, 천연물 신약 개발을 통해 제약 산업의 경쟁력을 강화하고 새로운 일자리를 창출할 수 있다. 다섯째, 암 예방 및 치료 효과 개선을 통해 국민 건강 증진 및 의료비용 절감에 기여할 수 있다.

구분	키워드
국문	플라보노이드, 항암, 아피제닌, 루테올린, 캠페롤, 크리신, 미리세틴, 나노전달체, 병용요법, 에피제네틱스, 면역조절, 세포사멸
영문	Flavonoids, Anticancer, Apigenin, Luteolin, Kaempferol, Chrysin, Myricetin, Nanocarrier, Combination therapy, Epigenetics, Immunomodulation, Apoptosis

핵심문헌 목록
2012-2023년도 출판 문헌 중 고피인용문헌 상위 10선
번호	출판년도	피인용수	저자	제목	출처	DOI
1	2019	562	Salehi, B et al.	The Therapeutic Potential of Apigenin	International Journal of Molecular Sciences	10.3390/ijms20061305
2	2019	487	Imran, M et al.	Luteolin, a flavonoid, as an anticancer agent: A review	Biomedicine & Pharmacotherapy	10.1016/j.biopha.2019.108612
3	2019	417	Abotaleb, M et al.	Flavonoids in Cancer and Apoptosis	Cancers	10.3390/cancers11010028
4	2016	399	Semwal, DK et al.	Myricetin: A Dietary Molecule with Diverse Biological Activities	Nutrients	10.3390/nu8020090
5	2019	367	Imran, M et al.	Kaempferol: A Key Emphasis to Its Anticancer Potential	Molecules	10.3390/molecules24122277
6	2018	353	Aziz, N et al.	Anti-inflammatory effects of luteolin: A review of in vitro, in vivo, and in silico studies	Journal of Ethnopharmacology	10.1016/j.jep.2018.05.019
7	2017	314	Yan, XH et al.	Apigenin in cancer therapy: anti-cancer effects and mechanisms of action	Cell And Bioscience	10.1186/s13578-017-0179-x
8	2015	308	Nabavi, SF et al.	Luteolin as an anti-inflammatory and neuroprotective agent: A brief review	Brain Research Bulletin	10.1016/j.brainresbull.2015.09.002
9	2018	242	Mani, R and Natesan, V	Chrysin: Sources, beneficial pharmacological activities, and molecular mechanism of action	Phytochemistry	10.1016/j.phytochem.2017.09.016
10	2018	229	Madunic, J et al.	Apigenin: A dietary flavonoid with diverse anticancer properties	Cancer Letters	10.1016/j.canlet.2017.10.041

11.4.17.2 계량지표 현황

지표 종합점수
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
지표 종합점수	74.00	Q1	79.53	83.13

비교 기준

• 전체(4215개) 5분위 구간은 클러스터 선별을 위한 점수부여를 위해 라이덴 클러스터 전체 4215개 기준의 5분위 등급
• 소속 meso 내부 평균은 해당 클러스터가 속한 세부 영역(meso) 단위에서 산출한 각 클러스터 지표값의 평균 (A)
• 선별(371개)간 평균은 선별된 371개 클러스터들의 해당 지표값 평균 (B)
• 비교 meso 내부평균은 해당 클러스터 지표값과 A를 대상으로 함
• 비교 선별(371개)평균은 해당 클러스터 지표값과 B를 대상으로 함

성장성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
딥러닝 기반 고성장 확률 (다층신경망)	0.00	ETC	0.78	0.90
딥러닝 기반 고성장 확률 (어텐션)	0.00	ETC	0.60	0.88
급부상성 (규모 추이, 2015-2021)	1.06	Q2	2.39	5.06
급부상성 (확산 추이, 2017-2023)	6.19	Q1	9.16	11.16
신규성 (가중 평균년도)	2,016.25	Q1	2,015.79	2,016.39
장기추이 (CAGR, 규모 3MA, 2008-2021)	15.29	Q1	12.73	17.32
장기추이 (CAGR, 확산 3MA, 2008-2023)	29.78	Q1	29.60	32.50

영향력
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	18.26	Q1	16.16	18.17
클러스터 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	15.78	Q1	14.04	15.83

융합성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
융합성 (Citation Topics 기반, 2017-2021)	4.40	Q1	2.93	2.39
융합성 (WoS Category 기반, 2017-2021)	2.11	Q3	2.41	2.12
융합성 (클러스터간 인용연결망, 사이중앙성)	4,509.00	Q3	7,671.00	14,084.82

산업연계성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
산업활용성 (특허 피인용비율, 2006-2021)	9.81	Q2	13.49	13.49
산업활용성 (특허 피인용비율, 2017-2021)	5.06	Q2	6.61	8.33
산업기반성 (특허 인용비율, 2006-2021)	3.55	Q2	7.58	5.96
산업기반성 (특허 인용비율, 2017-2021)	1.64	Q2	2.90	2.54

투자기반성
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
투자금액 (단위 십억원, 2017-2021)	11.90	Q3	79.61	185.36
연계과제수 (2017-2021)	77.00	Q2	194.12	297.65

한국 연구기반·수준
지표명	본 아이템 측정값	전체 (4215개) 5분위 구간	소속 meso 내부 평균	선별 (371개) 간 평균	비교 meso 내부평균	비교 선별 (371개)평균
한국 점유율 (2006-2021)	10.02	Q1	5.65	5.41
한국 점유율 (2017-2021)	8.47	Q1	4.70	5.34
한국 상위10% 엑셀런스 (2016-2018)	25.62	Q1	13.37	15.50
한국 상위10% 엑셀런스 (2019-2021)	16.13	Q2	13.51	14.46